一.队列

队列是一种具有先进先出（FIFO）特性的线性数据结构，它只允许在队列的两端进行插入和删除操作。队列的一端称为队尾（rear），另一端称为队头（front）。新元素总是插入在队列的队尾，而从队列中删除元素时则总是删除队头元素。

由于队列具有FIFO特性，因此队列通常用于需要按照顺序处理数据的场景，比如任务调度、消息传递等。队列有两种基本操作：入队（enqueue）和出队（dequeue）。当一个元素被插入到队列的队尾时，我们称之为入队操作；当一个元素被从队列的队头删除时，我们称之为出队操作。除了入队和出队操作以外，队列还有其他一些常见的操作，例如获取队头元素（peek）、判空（isEmpty）等。

二.题目要求

由于现实中的银行排队问题比较复杂，难以简单实现，博主这里主要是为了练习队列的相关操作，所以这里简单模拟一下即可。它应该包含以下功能：

• 添加客户：可以添加新的客户到队列中等待服务。

• 删除客户：当银行柜员完成服务之后，需要将客户从队列中删除。

• 显示队列：可以展示当前在队列中等待服务的客户列表。

三.顺序队列实现的原理

3.1原理

顺序队列是一种基于数组实现的队列。其实现原理是使用一个固定大小的数组来存储队列中的元素，同时使用两个变量front和rear分别表示队头和队尾指针。

在顺序队列中，新元素入队时，先检查队列是否已满，如果已满则无法入队；否则将元素插入到rear指向的位置，并将rear指针后移一位。而出队操作则是取出front指向的元素，并将front指针后移一位。

3.2注意

需要注意的是，顺序队列的主要缺点在于当队列长度较大时，插入和删除元素会导致整个队列的元素向前移动，时间复杂度为O(n)，因此对于频繁插入和删除元素的情况不适合使用顺序队列。

四.各部分功能及实现

1.定义结构体

• 链队除了链队结点以外，这里再定义一个链队头结点的结构体，它只包含指向队首结点和队尾结点的指针

//定义号码牌数据结构表
typedef struct {
	char name[20];
	int num;
} Elemtype;

//链队结点结构体
typedef struct qnode
{
	Elemtype data;              //存放数据元素
	struct qnode *next;        //下一个结点的指针
}DataNode;                    //链队数据结点的类型

/*链队除了链队结点以外，这里再定义一个链队头结点的结构体，它只包含指向队首结点和队尾结点的指针*/
typedef struct
{
	DataNode *front;             //指向队首结点
	DataNode *rear;             //指向队尾结点
}LinkQuNode;        

2.初始化队列

• 构造一个空队，即创建一个链队结点，其front和rear域均置为NULL。

//初始化队列:建立一个链队头结点，其front与rear域均置为NULL
void InitQueue(LinkQuNode *&q)
{
	q=(LinkQuNode *)malloc(sizeof(LinkQuNode));          
	q->front=q->rear=NULL;
}

3.销毁队列

• 释放链队占用的全部存储空间

//销毁队列
void DestroyQueue(LinkQuNode *&q)
{
	DataNode *pre=q->front,*p;               //定义一个链队结点指针pre指向队首结点
	if(pre!=NULL)
	{
		p=pre->next;                       //p指向结点pre的后继结点
		while(p!=NULL)
		{
			free(pre);                     //释放pre结点空间
			pre=p;p=p->next;              //pre、p同步后移
		}
		free(pre);                       //释放最后一个链队数据结点
	}
	free(q);                            //释放链队头结点
}

//判断空链队
bool QueueEmpty(LinkQuNode *q)
{
	return (q->rear==NULL);
}

4.进队

• 创建一个新结点用于存放元素e。

//进队
void enQueue(LinkQuNode *&q,Elemtype e)
{
	DataNode *p;
	p=(DataNode *)malloc(sizeof(DataNode));      //创建链队新元素结点
	p->data=e;                                  //把要进队的元素赋给新节点的数据域
	p->next=NULL;                               //由于是队尾进队，所以next域置为空
	if(q->rear==NULL)                          //若链队为空，则新结点既是队首结点也是队尾结点
		q->front=q->rear=p;
	else
	{
		q->rear->next=p;                  //若链队不为空，则将新节点p插入链队队尾，并将rear指向它
		q->rear=p;	
	}
}

5.出队

• 若原队列为空，则下溢出返回假；若原队列不为空，则将首节点的data值赋给e，并删除之。

//出队
bool deQueue(LinkQuNode *&q,Elemtype &e)
{
	DataNode *t;
	if(q->rear==NULL)                         //队列为空
		return false;
	t=q->front;                               //t指向首节点
	if(q->front==q->rear)                      //原来队列只有一个数据结点时
		q->front=q->rear=NULL;
	else                                    //原来队列有两个以上的数据结点
		q->front=q->front->next;
	e=t->data;
	free(t);
	return true;
}

6.叫号程序

• 核心算法

//叫号程序
bool displist(LinkQuNode *&q)
{
	DataNode *t=q->front;                 //从队头结点开始显示
	printf("排队叫号次序：\n");
	while(t!=NULL)                //若t为空表示到达队尾结点
	{
		printf("%d\t%s\n",t->data.num,t->data.name);
		t=t->next;
	}
	printf("---------------- \n");
	return true;
}

五.C语言实现

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>

//定义号码牌数据结构表
typedef struct {
	char name[20];
	int num;
} Elemtype;

//链队结点结构体
typedef struct qnode
{
	Elemtype data;              //存放数据元素
	struct qnode *next;        //下一个结点的指针
}DataNode;                    //链队数据结点的类型

/*链队除了链队结点以外，这里再定义一个链队头结点的结构体，它只包含指向队首结点和队尾结点的指针*/
typedef struct
{
	DataNode *front;             //指向队首结点
	DataNode *rear;             //指向队尾结点
}LinkQuNode;                   //链队头结点的类型

//初始化队列:建立一个链队头结点，其front与rear域均置为NULL
void InitQueue(LinkQuNode *&q)
{
	q=(LinkQuNode *)malloc(sizeof(LinkQuNode));          
	q->front=q->rear=NULL;
}

//销毁队列
void DestroyQueue(LinkQuNode *&q)
{
	DataNode *pre=q->front,*p;               //定义一个链队结点指针pre指向队首结点
	if(pre!=NULL)
	{
		p=pre->next;                       //p指向结点pre的后继结点
		while(p!=NULL)
		{
			free(pre);                     //释放pre结点空间
			pre=p;p=p->next;              //pre、p同步后移
		}
		free(pre);                       //释放最后一个链队数据结点
	}
	free(q);                            //释放链队头结点
}

//判断空链队
bool QueueEmpty(LinkQuNode *q)
{
	return (q->rear==NULL);
}

//进队
void enQueue(LinkQuNode *&q,Elemtype e)
{
	DataNode *p;
	p=(DataNode *)malloc(sizeof(DataNode));      //创建链队新元素结点
	p->data=e;                                  //把要进队的元素赋给新节点的数据域
	p->next=NULL;                               //由于是队尾进队，所以next域置为空
	if(q->rear==NULL)                          //若链队为空，则新结点既是队首结点也是队尾结点
		q->front=q->rear=p;
	else
	{
		q->rear->next=p;                  //若链队不为空，则将新节点p插入链队队尾，并将rear指向它
		q->rear=p;	
	}
}
 
//出队
bool deQueue(LinkQuNode *&q,Elemtype &e)
{
	DataNode *t;
	if(q->rear==NULL)                         //队列为空
		return false;
	t=q->front;                               //t指向首节点
	if(q->front==q->rear)                      //原来队列只有一个数据结点时
		q->front=q->rear=NULL;
	else                                    //原来队列有两个以上的数据结点
		q->front=q->front->next;
	e=t->data;
	free(t);
	return true;
}

//叫号程序
bool displist(LinkQuNode *&q)
{
	DataNode *t=q->front;                 //从队头结点开始显示
	printf("排队叫号次序：\n");
	while(t!=NULL)                //若t为空表示到达队尾结点
	{
		printf("%d\t%s\n",t->data.num,t->data.name);
		t=t->next;
	}
	printf("---------------- \n");
	return true;
}

//菜单实现
void menu() {
	printf("      银行叫号的应用模拟：\n");
	printf("   -------------------------------\n");
	printf("      1.建立（初始化）队列\n");
	printf("      2.取号业务办理\n");
	printf("      3.叫号业务办理\n");
	printf("      4.查看排队信息\n");
	printf("      5.下班，不进行业务办理\n");
	printf("      6.退出程序！！！\n");
	printf("   -------------------------------\n");
}

//主程序
int main()
{
	int flag=1;
	int count=4;
	int i,j;
	Elemtype e,pno;
	Elemtype a[4] = {"张三", 1, "李四", 2, "王五", 3, "赵六", 4};
	DataNode *p;
	LinkQuNode *q;
	menu();
	InitQueue(q);
	while(flag==1)
	{
		printf("请选择：\n");
		scanf("%d",&i);
		switch(i)
		{
		case 1:
			for( j=0;j<4;j++)
			{
				e=a[j];
				enQueue(q,e);	
			}
			break;
		case 2:
			count++;
			printf("请输入客户姓名：\n");
			scanf("%s",pno.name);
			pno.num=count;
			enQueue(q,pno);
			break;
		case 3:
			deQueue(q,e);
			printf("正在办理业务的客户为：%d\t%s\n",e.num,e.name);
			break;
		case 4:
			displist(q);
			printf("\n");
			break;
		case 5:
			printf("下班，不进行业务办理\n");
			break;
		case 6:
			flag=0;
			printf("退出程序");
			break;
		}
	}
	return 0;
}

六.运行结果

朋友们可以与上一篇结合一起看：
可以与上一篇博客一起对比，效果更佳。 顺序队