目录
一、前言
二、循环队列的概念
三、实现循环队列
1、头文件与特殊函数介绍
2、循环队列的结构体
3、队列的初始化
4、判断队列是否为空
5、队列的进队操作
6、队列的出队操作
7、返回队头
8、返回队列长度
9、放回队列容量大小
10、销毁队列
四、完成队列（队列完整代码）
五、结束语
一、前言
在学习数据结构的过程中，学习到循环队列这，难度开始上升，之后的树、图等结构，会更加抽象并且难以实现，对逻辑更加严格，如果你正在学习数据结构，那么请你认真本篇文章，一定会有收获！
本章的主题是循环队列，所以在这里就不复习队列的基本概念。
二、循环队列的概念
循环队列一般都是基于数组结构实现的，利用数组结构我们可以很轻松的模拟出如图所视的环形循环结构：
当然链表结构也是可以实现的（可以使用循环链表进行实现）。
因为我们主要使用数组结构进行实现，所以在这篇文章中，我们主要讨论基于数组结构的实现方式。
三、实现循环队列
注意：为了好理解，之后出现的队列是循环队列的意思（可不是想偷个懒啊，哈哈）。
1、头文件与特殊函数介绍
#include#include#include本次队列需要的头文件。
1.我们需要使用一个断言函数 ：assert（判断内容），作用如果判断内容为假，则显示判断内容，同时终止程序！
例：
#include #include #include int main(void){double x = -1.0;assert(x >= 0.0);printf("sqrt(x) = %f\n", sqrt(x));return 0;}结果：
判断内容为假，程序终止!
2.我们使用exit函数进行终止程序。
- exit(x)（x不为0）都表示异常退出
- exit(0)表示正常退出
这里为什么不都用assert进行终止程序？主要是考虑到assert使用方式，assert主要是终止已知问题。
例：
当用户调用函数，实参不符合函数要求时。
但使用malloc返回一个空指针却不行，因为malloc返回空指针有多种问题造成，原因不清，所以不能使用assert来终止程序。
2、循环队列的结构体
typedef void queue;typedef struct Tag_Queue {int* m; //指向动态创建数组的指针int front; //队列的头下标int rear; //队列的尾下标int capacity; //队列的容量大小}Tag_Queue;这里我们使用 queue是对我们循环队列结构体进行封装。
这里我为一些对c语言封装不太了解的读客，解释一下queue的封装原理。
void为空类型，void*他可以指向任意的地址。
当我们要调出用void*指向地址里的数据时，只需创建该地址相同类型的指针并将void*进行强制转换为相同类型，即可。
如：
#includeint main(void){int x = 123;int* p = &x;void* test = p;int* p2 = (int*)test; //进行强制转换赋值printf("%d\n", *p2); //访问p指向地址的数据，即p指向地址的数据return 0;}结果：
指向动态创建数组的指针（m）使用指针是为了动态创建数组，使队列相对灵活，本队列存储int类型的数据，想要存储其他类型的数据可以改变m的类型。
队列的头下标（front）与尾下标（tail）的作用，可以进行队空、队满的判断，并且提供进队、出队的操作。
队列的容量（capacity）大小的作用，队列大小（size）计算必要条件之一，辅助本队列实现动态化内存管理。
3、队列的初始化
在c语言中初始化一个结构体有很多中方式，比如直接实例化（不建议使用），或者把指针传递到函数，进行内部数据的初始化。
这里我采取比较实用的方式：创建初始化函数，返回队列结构体指针（注意：这里之后会用queue进行封装）。
queue* Queue_init(int number = 0) { //可以默认初始化assert(number >= 0); //队列大小至少为0Tag_Queue* ret = (Tag_Queue*)malloc(sizeof(Tag_Queue)); //创建队列if (ret == NULL) { //检查队列是否创建成功printf("ret == NULL\n");exit(1);}ret->m = (int*)calloc((size_t)number + (size_t)1, sizeof(int)); //创建数组if (ret == NULL) { //检查数组是否创建成功printf("ret->m == NULL\n");exit(1);}ret->front = 0;ret->rear = 0;ret->capacity = number;return ret;}1.在创建数组时，我用（size_t）number+(size_t)1，这里是因为calloc的参数为size_t，我用vs编译器，那么size_t就为8个字节，而number为int类型与1（也为int类型）进行计算有可能导致数据溢出（这不是本单元重点，不加size_t也是可以的），我们需要注意的是这里我加了个1，这个1是我们循环队列的关键，我们看图理解。
这里我们是用rear == front来判断是否为空，用（rear+1）%capacity == front是否队满,每当进队一个元素，该元素会在rear下标当前位置进行存储，然后rear下标往前走。
但如果没有这多出来的存储单元呢？
如图所示，当没有这多出来的存储单元的时候，安装我上面所述逻辑，队满操作就会失败！！
如果你的好好思考会发现，换别的逻辑方式也会导致判断失败，当然了，不一定是队满，也可能是队空！
本编只给出多创建一个存储单元的例子来解决这个问题！想解决这个问题也可以 使用比如计数方式，这里也就不做过多的赘述。
4、判断队列是否为空
int Queue_empty(queue* q) {assert(q != NULL); //判断队列是否存在Tag_Queue* ret = (Tag_Queue*)q; //进行强制转换，使后续可以操作队列if (ret->front == ret->tail) {return 1;}else {return 0;}}/*返回值：1 此队列为空 0 此队列不空*/5、队列的进队操作
void Queue_push(queue* q, int size) {assert(q != NULL); //判断队列是否存在Tag_Queue* ret = (Tag_Queue*)q; //进行强制转换，使后需可以操作队列if ((ret->rear + 1) % ret->capacity == ret->front) {int* temp = (int*)realloc(ret->m, sizeof(int) * ((size_t)ret->capacity + (size_t)16));if (temp == NULL) {printf("temp == NULL\n");exit(1);}ret->m = temp;ret->capacity = ret->capacity + 16;}ret->m[ret->rear] = size; //进队ret->rear = (ret->rear + 1) % ret->capacity; //尾下标向前移动一位，%capacity防止下标越界return;}在队列的进队操作中，我用了动态化的进队方式，使队列的容量随着队满进行扩容，因此支持初始化函数不传入实参。
这里我先判断队列是否满，如果满进入if语句。
创建一个临时指针temp接收realloc函数对队列内数组进行扩容后返回的int类型指针（这里如果对realloc不太了解的同学可以上网查找相关文档，这里简单阐述一下：realloc就是对第一个行参所指向的堆（heap）内存进行扩容，扩容大小为第二个行参所传值，他的扩容有两种情况，这里就不做过多赘述），扩容大小为原来的容量加16，然后在判断一下扩容是否成功，成功后，将扩容后的地址赋值给原指针，在将容量加16，扩容操作就此完成。
之后的操作看代码上的注释即可。
6、队列的出队操作
void Queue_pop(queue* p) {assert(p != NULL); //判断队列是否存在Tag_Queue* ret = (Tag_Queue*)p; //进行强制转换，使后续可以操作队列if (Queue_empty(p) == 1) { //调用Queue_empty判断队列是否为空，若为空终止程序exit(1);}ret->front = (ret->front + 1) % ret->capacity; //出队后，队头下标往前移动， %capacity防止下标溢出return;}7、返回队头
int Queue_top(queue* p) {assert(p != NULL); //判断队列是否存在Tag_Queue* ret = (Tag_Queue*)p; //进行强制转换，使后续可以操作队列if (Queue_empty(ret) == 1) { //调用Queue_empty判断队列是否为空， 若为空终止程序printf("Queue = empty\n");exit(1);}return ret->m[ret->front]; //返回队头数据}8、返回队列长度
int Queue_size(queue* p) {assert(p != NULL); //判断队列是否存在Tag_Queue* ret = (Tag_Queue*)p; //进行强制转换，使后续可以操作队列return (ret->tail - ret->front + ret->capacity) % ret->capacity;}这里返回值的计算我们需要从两方面去考虑：
1.如图：
当rear >= front 时 我们的返回值就为 rear – front。
可我们这是循环队列，所以就会发生 rear < front，因此我们就需要多考虑一种可能。
2.如图：
当rear < front 时 我们的返回值就为 rear – front + capacity。
综上两种可能得出 队列长度为 （rear – front + capacity）%capacity。
9、放回队列容量大小
int Queue_capacity(queue* p) {assert(p != NULL); //判断队列是否存在Tag_Queue* ret = (Tag_Queue*)p; //进行强制转换，使后续可以操作队列return ret->capacity;}10、销毁队列
void Queue_clear(queue**p) { //利用二级指针，控制指针assert(p != NULL); //判断队列是否存在Tag_Queue* ret = (Tag_Queue*)*p; //进行强制转换，使后续可以操作队列free(ret->m); //将数组进行销毁free(ret); //将队列结构体进行销毁*p = NULL; //将指针指向NULL，防止成为野指针return;}四、完成队列（队列完整代码）
#include#include#includetypedef void queue;typedef struct Tag_Queue {int* m;int front;int tail;int capacity;}Tag_Queue;queue* Queue_init(int number = 0) {assert(number >= 0);Tag_Queue* ret = (Tag_Queue*)malloc(sizeof(Tag_Queue));if (ret == NULL) {printf("ret == NULL\n");exit(1);}ret->m = (int*)calloc((size_t)number + (size_t)1, sizeof(int));if (ret == NULL) {printf("ret->m == NULL\n");exit(1);}ret->front = 0;ret->tail = 0;ret->capacity = number;return ret;}int Queue_empty(queue* q) {assert(q != NULL);Tag_Queue* ret = (Tag_Queue*)q;if (ret->front == ret->tail) {return 1;}else {return 0;}}void Queue_push(queue* q, int size) {assert(q != NULL);Tag_Queue* ret = (Tag_Queue*)q;if ((ret->tail + 1) % ret->capacity == ret->front) {int* temp = (int*)realloc(ret->m, sizeof(int) * ((size_t)ret->capacity + (size_t)16));if (temp == NULL) {printf("temp == NULL\n");exit(1);}ret->m = temp;ret->capacity = ret->capacity + 16;}ret->m[ret->tail] = size;ret->tail = (ret->tail + 1) % ret->capacity;return;}int Queue_top(queue* p) {assert(p != NULL);Tag_Queue* ret = (Tag_Queue*)p;if (Queue_empty(ret) == 1) {printf("Queue = empty\n");exit(1);}return ret->m[ret->front];}void Queue_pop(queue* p) {assert(p != NULL);Tag_Queue* ret = (Tag_Queue*)p;if (Queue_empty(p) == 1) {exit(1);}ret->front = (ret->front + 1) % ret->capacity;return;}int Queue_size(queue* p) {assert(p != NULL);Tag_Queue* ret = (Tag_Queue*)p;return (ret->tail - ret->front + ret->capacity) % ret->capacity;}int Queue_capacity(queue* p) {assert(p != NULL);Tag_Queue* ret = (Tag_Queue*)p;return ret->capacity;}void Queue_clear(queue**p) {assert(p != NULL);Tag_Queue* ret = (Tag_Queue*)*p;free(ret->m);free(ret);*p = NULL;return;}五、结束语
写完后，发现写的有点长，哈哈哈！！回头看了看，发现有一些地方有点啰嗦，想把她们删掉，但再三考虑后还是没有删，如果能看到这里，真的是非常感谢，如果哪有疑问或本章哪个位置出来了错误或者有什么建议，可以在评论区进行评论，感觉支持！