一、队列的定义
队列（queue）是只允许在一段进行插入操作，而在另一端进行删除操作的线性表，队列是一种先进先出（First in First Out）的线性表，简称为FIFO。而堆栈为先进后出的线性表（FILO）。允许插入的一端称为队尾，允许删除的一端称为队头。
如图所示：
二、队列的抽象数据结构
因为队列本身是线性表，因此具有线性表的所有特性。而作为先进先出的线性表，也有其自身的一些特性。
如图所示：
三、循环队列
在队列的顺序存储结构中，对队列进行插入操作，是在其队尾插入一个元素，可以一直添加到队列已满为止，算法复杂度为O(1)，而当执行取出操作时，在队列的头部取出一个元素，同时其后面的元素依此向前移动一位。从而导致其算法复杂度为O(n)。其实这类似与我们日常排队买票的情景，当前面的人买到票以后，离开了，后面的所有等待购票的人依此向前前进一步。
为了解决上面插入操作时后面的依此向前移动，我们提出了循环队列。
循环队列：我们把头尾相接的顺序存储结构的队列称为循环队列。
四、循环队列的算法实现
采用空闲一个位置的方式，即N个元素空间的循环队列最多只能存放N-1个有效元素。这也是大多数教材的做法。
1) 循环队列初始化：front=rear=0；
2）入队操作：rear=(rear+1)%size;
3）出队操作：front=(front+1)%size;
4）判断是否为空队列：front==rear；
5）判断队列是否已满：front=(rear+1)%size；
6）遍历队列各元素。
C#代码如下
/// <summary> /// 循环队列的算法实现 /// </summary> /* *算法描述 * 采用空闲一个位置的方式，即N个元素空间的循环队列最多只能存放N-1个有效元素。这也是大多数教材的做法。 1) 循环队列初始化：front=rear=0； 2）入队操作：rear=(rear+1)%size; 3）出队操作：front=(front+1)%size; 4）判断是否为空队列：front==rear； 5）判断队列是否已满：front=(rear+1)%size； 6）遍历队列各元素。 * */ /* *参考资料 *http://www.cnblogs.com/zhaoyl/archive/2012/09/20/2695136.html *http://blog.csdn.net/huangkq1989/article/details/5719529 * 大话数据结构 */ public class CirculeQueue { /// <summary> /// 队列的头指针 /// </summary> public int Front; /// <summary> /// 队列的尾指针 /// </summary> public int Rear; /// <summary> /// 队列的数据 /// </summary> public DataType[] Data; /// <summary> /// 队列的长度 /// </summary> public int Length; /// <summary> /// 队列的最大值 /// </summary> public int MaxSize; public CirculeQueue(int maxSize) { if (maxSize < 1) throw new ApplicationException("The queue size can not less than 1."); Data = new DataType[maxSize]; MaxSize = maxSize; } /// <summary> /// 队列是否为空 /// </summary> /// <returns></returns> public bool IsEmpty() { return Front == Rear; } /// <summary> /// 插入队列元素 /// </summary> /// <param name="element">元素</param> public void Enqueue(DataType element) { //先判断队列是否已满 if (Front == (Rear + 1) % MaxSize) throw new ApplicationException("The Queue is Full."); //在队尾插入元素，队尾指针向后移动一位 Rear = (Rear + 1) % MaxSize; Data[Rear] = element; Length++; } /// <summary> /// 取出队头元素 /// </summary> /// <returns></returns> public DataType Dequeue() { //先判断队列是否为空 if (Front == Rear) throw new ApplicationException("The Queue is Empty."); //从队头取出元素 Front = (Front + 1) % MaxSize; Length--; return Data[Front]; } } /// <summary> /// 队列元素 /// </summary> public class DataType { public object Data { get; set; } }
五、队列的链式存储结构
队列的链式存储结构，其实就是线性表的单链表，只不不过它只能尾进头出。称为链队列。
如图
当队列为空时，front和rear都指向头节点。
链队列的结构：如下图所示
链队列的算法实现
C#代码如下：
/// <summary> /// 链队列的算法实现 /// </summary> /* * 算法描述 * 链队列属于单链表，因此具有单链表的特性 * 1) 循环队列初始化：front=rear=null； 2）入队操作：申请存储空间，将队尾指针移动一位; 3）出队操作：指向队头指针; * */ /* * 参考资料 * http://www.cnblogs.com/iwuyudong/archive/2010/12/20/2234111.html * http://blog.163.com/zhoumhan_0351/blog/static/39954227201001411343987/ * http://www.cnblogs.com/navorse/articles/1889247.html * http://blog.chinaunix.net/uid-21768364-id-186080.html */ public class LinkedQueue { /// <summary> /// 队列的头指针 /// </summary> public Node FrontNode; /// <summary> /// 队列的尾指针 /// </summary> public Node RearNode; /// <summary> /// 队列的数据 /// </summary> public DataType[] Data; /// <summary> /// 队列的长度 /// </summary> public int Length; public LinkedQueue() { } /// <summary> /// 队列是否为空 /// </summary> /// <returns></returns> public bool IsEmpty() { return FrontNode == RearNode; } /// <summary> /// 插入队列元素 /// </summary> /// <param name="element">元素</param> public void Enqueue(DataType element) { //创建新节点存放数据 Node node = new Node(); node.Data = element; node.NextNode = null; //将尾节点指向当前节点 RearNode.NextNode = node; RearNode = node; Length++; } /// <summary> /// 取出队头元素 /// </summary> /// <returns></returns> public DataType Dequeue() { //先判断队列是否为空 if (FrontNode == RearNode) throw new ApplicationException("The Queue is Empty."); //将要删除的头节点赋给tempNode节点 Node tempNode = FrontNode.NextNode; //将头结点的值赋给数据项data DataType data = tempNode.Data; //将原队头给点后继p->next 赋值给头给点后继. FrontNode = tempNode.NextNode; if (RearNode == tempNode) RearNode = FrontNode; return data; } } public class Node { /// <summary> /// 数据存储单元 /// </summary> public DataType Data { get; set; } /// <summary> /// 下一个节点 /// </summary> public Node NextNode { get; set; } }