队列，顾名思义就是很多个数据在排队。既然是排队，那就不能从最前面或者中间插进去，新来的数据只能排在队伍的最后。另外，我们另外规定只有队伍最前面的数据才能出去。当然，其实也只有队伍最前面的数据能被外界查看。能满足这种功能的数据结构称之为队列。
我们可以用数组、链表实现队列。这里用数组实现简单队列。
3.1 数组实现简单队列
申请10个位置的数组，用数组实现简单队列
int queue[10];
int capacity = 10; //队列的总容量为10
//队列的范围是head ~ tail
int head = 0; //队列的头的index为0
int tail = 0; //队列的尾的index为0
我们需要实现几个方法：
0、依次显示所有数据 (当作数组看待，其实队列不需要这个功能)
void show()
{
for(int i = head; i < tail; i++)
{
printf("%d, ", queue[i]);
}
printf("\r\n");
}
1、读取队列的首元素，(不出列)
void peek()
{
if(head >= tail) //队列为空
{
printf("队列中没有数据\r\n");
return;
}
printf("队列的首元素: %d \r\n", queue[head]); //数组方式访问数据
}
2、入列：在队列最后面插入一个数
void enqueue(int n)
{
if(tail >= capacity) //队列满了
{
printf("队列满了，无法添加数据\r\n");
return;
}
//tail的位置是空的，所以直接对queue[tail]赋值就是在队列最后插入数据
queue[tail] = n;
tail++; //入列之后tail + 1，保持tail的位置是空的
}
3、出列：队列首元素离开队列
int dequeue()
{
if(head >= tail) //队列为空
{
printf("队列中没有数据，无法出列\r\n");
return -1;
}
int num = queue[head]; //记录队列的首元素
head++; //出列: 队列的head不再包含原先的首元素，即删除了队列首元素
return num; //返回数据
}
4、计算队列现有多少个元素
int getSize()
{
//队列的范围是head ~ tail，所以队列中的元素个数是tail - head
return tail - head;
}
实现了这些功能之后，简单队列的功能就实现了。下面是完整的代码：
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
//申请了10个位置的数组，用数组实现简单队列
int queue[10];
int capacity = 10; //队列的总容量为10
//队列的范围是head ~ tail
int head = 0; //队列的头的index为0
int tail = 0; //队列的尾的index为0
//0、依次显示所有数据 (当作数组看待，其实队列不需要这个功能)
void show()
{
for(int i = head; i < tail; i++)
{
printf("%d, ", queue[i]);
}
printf("\r\n");
}
//1、读取队列的首元素，(不出列)
void peek()
{
if(head >= tail) //队列为空
{
printf("队列中没有数据\r\n");
return;
}
printf("队列的首元素: %d \r\n", queue[head]); //数组方式访问数据
}
//2、入列：在队列最后面插入一个数
void enqueue(int n)
{
if(tail >= capacity) //队列满了
{
printf("队列满了，无法添加数据\r\n");
return;
}
//tail的位置是空的，所以直接对queue[tail]赋值就是在队列最后插入数据
queue[tail] = n;
tail++; //入列之后tail + 1，保持tail的位置是空的
}
//3、出列：队列首元素离开队列
int dequeue()
{
if(head >= tail) //队列为空
{
printf("队列中没有数据，无法出列\r\n");
return -1;
}
int num = queue[head]; //记录队列的首元素
head++; //出列: 队列的head不再包含原先的首元素，即删除了队列首元素
return num; //返回数据
}
//4、计算队列现有多少个元素
int getSize()
{
//队列的范围是head ~ tail，所以队列中的元素个数是tail - head
return tail - head;
}
int main()
{
printf("入列1~5\r\n");
for(int i = 1; i <= 5; i++)
{
enqueue(i); //入列
}
printf("显示所有数据：");
show(); //依次显示所有数据
printf("出列: %d\r\n", dequeue());
printf("出列: %d\r\n", dequeue());
peek(); //查看当前首元素
enqueue(6); //入列
printf("入列6, 显示所有数据：");
show();
printf("一共有几个元素: %d\r\n", getSize());
printf("显示所有数据: ");
show(); //依次显示所有数据
return 0;
}
运行结果：
如果我们一次性入列15个元素，看看会发生什么情况：
1、添加10个数据之后，队列就满了。后面5个数据就无法添加进去了。(正确)
2、出列了2个元素，剩余8个元素，首元素为3 。(正确)
3、希望入列一个元素6。结果显示队列满了，无法添加数据。但实际上这个队列的容量是10，现有8个元素，容量没有满。这是为什么呢？
原因是我们在添加数据的时候，tail只会不停地往后移动 (++)，如果tail == 10，tail就再也不能往后移动了。软件就认为是队列满了。但其实队列没有满，队列最前面两个位置已经空出来了，我们可以把数据放在数组的最前面。这部分内容属于“循环队列”，请读者自行实现吧。
最后说明一下，用数组实现的队列，入列、出列的时间复杂度都是O(1)。用数组实现队列最大的问题是如何保证空间够用。如果申请很大的数组，那就会浪费空间。
下一节：链表实现的队列