数据结构队列应用实验报告：C语言实现

实验名称: 队列的应用

实验目的:

理解队列的概念及其应用；
掌握队列的基本操作；
熟悉队列的实现方法；
学会使用 C 语言实现队列的应用。

实验内容:

本次实验主要涉及队列的应用，包括：

队列的初始化；
队列的入队操作；
队列的出队操作；
队列的判空操作；
队列的遍历操作。

实验原理:

队列是一种先进先出 (FIFO) 的数据结构，它可以用来存储一组数据，类似于排队购物或者排队乘坐公交车。队列有两个基本操作：入队 (enqueue) 和出队 (dequeue)。

队列的实现可以采用数组或者链表，本次实验采用数组实现。

实验步骤:

定义队列结构体 Queue，包括队列的最大长度 maxSize、队列当前长度 curSize 以及队列数组 data；
定义队列的初始化函数 initQueue，对队列进行初始化操作；
定义队列的入队函数 enqueue，将元素插入到队列的末尾；
定义队列的出队函数 dequeue，将队列的第一个元素删除并返回；
定义队列的判空函数 isEmpty，判断队列是否为空；
定义队列的遍历函数 traverse，输出队列中所有元素；
编写主函数 main，利用以上函数实现队列的基本操作。

实验代码:

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

#define MAX_SIZE 100  // 队列最大长度

// 队列结构体
typedef struct {
    int maxSize;  // 队列最大长度
    int curSize;  // 队列当前长度
    int *data;    // 队列数组
} Queue;

// 初始化队列
void initQueue(Queue *queue) {
    queue->maxSize = MAX_SIZE;
    queue->curSize = 0;
    queue->data = (int *)malloc(MAX_SIZE * sizeof(int));
}

// 入队操作
void enqueue(Queue *queue, int value) {
    if (queue->curSize == queue->maxSize) {
        printf('Queue is full.
');
        return;
    }
    queue->data[queue->curSize++] = value;
}

// 出队操作
int dequeue(Queue *queue) {
    if (queue->curSize == 0) {
        printf('Queue is empty.
');
        return -1;
    }
    int value = queue->data[0];
    for (int i = 1; i < queue->curSize; i++) {
        queue->data[i - 1] = queue->data[i];
    }
    queue->curSize--;
    return value;
}

// 判断队列是否为空
int isEmpty(Queue *queue) {
    return queue->curSize == 0;
}

// 遍历队列
void traverse(Queue *queue) {
    if (isEmpty(queue)) {
        printf('Queue is empty.
');
        return;
    }
    printf('Queue: ');
    for (int i = 0; i < queue->curSize; i++) {
        printf('%d ', queue->data[i]);
    }
    printf('
');
}

int main() {
    Queue queue;
    initQueue(&queue);

    enqueue(&queue, 1);
    enqueue(&queue, 2);
    enqueue(&queue, 3);
    traverse(&queue);  // Output: Queue: 1 2 3

    int value = dequeue(&queue);
    printf('Dequeued value: %d
', value);  // Output: Dequeued value: 1

    traverse(&queue);  // Output: Queue: 2 3

    return 0;
}

实验结果:

Queue: 1 2 3
Dequeued value: 1
Queue: 2 3

实验结论:

本次实验通过使用 C 语言实现队列的基本操作，包括队列的初始化、入队操作、出队操作、判空操作和遍历操作。通过结果可以看出，队列的基本操作实现正确，符合预期。

总之，队列是一种常见的数据结构，具有广泛的应用场景。在实际开发中，需要根据具体情况选择适当的数据结构来实现程序。