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C语言队列和应用详情

2024-04-02 19:04:59 933人浏览 八月长安
摘要

目录1.队列的原理2.队列的作用3.队列程序设计思路4.入列5.出列6.掌握队列程序编写7.队列的应用1.队列的原理 队列原理其实就像一个管道，如果我们不断往管道里面塞乒乓球，每个乒

1.队列的原理

队列原理其实就像一个管道，如果我们不断往管道里面塞乒乓球，每个乒乓球在管道里就会排列一条队形。先进去的乒乓球就会先出来，这个就是队列的先进先出的规则。

球从左边进去，进去的动作就是入列，然后进去的球在管道里排成一个队列，这个叫队列缓存，说白了就是数组，那么这里存了5个球就相当于是buff[5];这样的意思，最右边出来的1号球就是最早进去的球，出来的这个动作叫出列，所以遵循了先进先出的规则。

2.队列的作用

队列最主要的作用就是用来缓存数据，比方说串口接收数据，我们一般定义一个数组来存储数据，但是假如串口数据频率很快，可能这个数组里存储的数据还没处理完，下一组串口数据又过来了，那么这时候数组里的数据就会被新数据覆盖，导致老的数据丢失。像这种就可以通过队列的方式来处理，每收到一个字节数据都先入列，然后应用程序同步解析处理，根据队列先进先出的规则，那么老的数据就不会被新的数据“插队”了。

基于这种缓存数据的技术，可以灵活应用在各种场景，比如说：

3.队列程序设计思路

其实实现队列的方法有很多种，但是工作原理都是一样的，我们要编写代码，首先要很清楚队列的工作原理。

  • 1、队列缓存
  • 2、入列
  • 3、出列
  • 一个队列基本上要有上面这三个必要的操作，那么队列缓存就很好理解，说白了就是直接定义一个数组，数组大小就是队列缓存的大小。入列就是把1个或者若干个数据按顺序存到队列缓存数组里，同样出列把数据从队列缓存里取出来。

入列和出列的原理懂了，那么应该怎么样用程序来实现呢？

4.入列

根据上文的说法，入列就是把数据存进数组的操作，我们平时存数组一般都是buff[0]=1;这样操作。不过在队列中我们要考虑队列里当前存在多少个数据的情况，如果有数据，那么我们就不能从[0]这个下标开始入列，所以我们在入列时要考虑两个问题：

  • 1、队列缓存可以存储的数组下标位置，这个我们一般称为队尾。
  • 2、队列是否已满，如果队列缓存满了又有新的数据入列，该怎么处理？这里我们一般处理方式是按照时间顺序，把最早入列的数据

丢弃，以新的数据替换。
第二个问题先暂时不管，先看第一个问题。根据前面学过的数组与指针，通过指针的特性，我们在用1个指针来代表队尾，然后这个队尾指针指向队列缓存数组的首地址，当入列1个数据时，我们的队尾指针就+1，这样是不是就能够知道当前队列缓存的可以存储的地址了？

5.出列

数据入列以后自然要取出来，那么我们取的时候也是有原则的，不能乱取，而是从最早入列那个数据的地址开始取，所以这个出列的数组下标我们称为队头，同样我们可以使用指针变量来代表这个队头。
我们看看下面这个图是一个出列的流程，我们这个是满编队的队列，总共有1,2，3,4，5个数据，那么队头指针指向队列缓存首地址，接着第一个出列的就是数据1，出列后队头指针加1，就指向数据2的地址，那么数据2出列后，队头指针又加1，指向数据3的地址，以此类推，这样就可以实现先进先出的原则。

6.掌握队列程序编写

那么我们知道原理后就可以用程序来实现它了，因为一个产品中，会有很多队列代表不同的数据，比如说消息我有一个队列，底层串口接收我也有一个队列，所以我们吧队列的一些操作，比如说入列，出列的操作单独写成函数接口，方便程序不同区域的调用。

#include <stdio.h>
#include "Queue.h"
Queue4 KeyMsg;

int main(int arGC, char *argv[])
{
    unsigned char a; 
    QueueEmpty(KeyMsg);
    printf("site:%d\r\n",sizeof(KeyMsg.Buff)); 
    printf("&KeyMsg=0x%x, KeyMsg.Buff=0x%x, KeyMsg.Head=0x%x, KeyMsg.Tail=0x%x\r\n",&KeyMsg,KeyMsg.Buff,KeyMsg.Head,KeyMsg.Tail);
    printf("&buff[0]=0x%x, &buff[1]=0x%x, &buff[2]=0x%x, &buff[3]=0x%x \r\n",&KeyMsg.Buff[0],&KeyMsg.Buff[1],&KeyMsg.Buff[2],&KeyMsg.Buff[3]);
    printf("\r\n"); 
    
    a = 1;
    QueueDataIn(KeyMsg,&a,1);
    printf("&KeyMsg=0x%x, KeyMsg.Buff=0x%x, KeyMsg.Head=0x%x, KeyMsg.Tail=0x%x\r\n",&KeyMsg,KeyMsg.Buff,KeyMsg.Head,KeyMsg.Tail);
    printf("buff[0]=0x%x, buff[1]=0x%x, buff[2]=0x%x, buff[3]=0x%x \r\n",KeyMsg.Buff[0],KeyMsg.Buff[1],KeyMsg.Buff[2],KeyMsg.Buff[3]);
    printf("\r\n"); 
    
    a = 2;
    QueueDataIn(KeyMsg,&a,1);
    printf("&KeyMsg=0x%x, KeyMsg.Buff=0x%x, KeyMsg.Head=0x%x, KeyMsg.Tail=0x%x\r\n",&KeyMsg,KeyMsg.Buff,KeyMsg.Head,KeyMsg.Tail);
    printf("buff[0]=0x%x, buff[1]=0x%x, buff[2]=0x%x, buff[3]=0x%x \r\n",KeyMsg.Buff[0],KeyMsg.Buff[1],KeyMsg.Buff[2],KeyMsg.Buff[3]);
    printf("\r\n"); 
    
    a = 3;
    QueueDataIn(KeyMsg,&a,1);
    printf("&KeyMsg=0x%x, KeyMsg.Buff=0x%x, KeyMsg.Head=0x%x, KeyMsg.Tail=0x%x\r\n",&KeyMsg,KeyMsg.Buff,KeyMsg.Head,KeyMsg.Tail);
    printf("buff[0]=0x%x, buff[1]=0x%x, buff[2]=0x%x, buff[3]=0x%x \r\n",KeyMsg.Buff[0],KeyMsg.Buff[1],KeyMsg.Buff[2],KeyMsg.Buff[3]);
    printf("\r\n"); 
    
    a = 4;
    QueueDataIn(KeyMsg,&a,1);
    printf("&KeyMsg=0x%x, KeyMsg.Buff=0x%x, KeyMsg.Head=0x%x, KeyMsg.Tail=0x%x\r\n",&KeyMsg,KeyMsg.Buff,KeyMsg.Head,KeyMsg.Tail);
    printf("buff[0]=0x%x, buff[1]=0x%x, buff[2]=0x%x, buff[3]=0x%x \r\n",KeyMsg.Buff[0],KeyMsg.Buff[1],KeyMsg.Buff[2],KeyMsg.Buff[3]);
    printf("\r\n"); 
    
    a = 5;
    QueueDataIn(KeyMsg,&a,1);
    printf("&KeyMsg=0x%x, KeyMsg.Buff=0x%x, KeyMsg.Head=0x%x, KeyMsg.Tail=0x%x\r\n",&KeyMsg,KeyMsg.Buff,KeyMsg.Head,KeyMsg.Tail);
    printf("buff[0]=0x%x, buff[1]=0x%x, buff[2]=0x%x, buff[3]=0x%x \r\n",KeyMsg.Buff[0],KeyMsg.Buff[1],KeyMsg.Buff[2],KeyMsg.Buff[3]);
    printf("\r\n"); 
    
    printf("&KeyMsg=0x%x, KeyMsg.Buff=0x%x, KeyMsg.Head=0x%x, KeyMsg.Tail=0x%x\r\n",&KeyMsg,KeyMsg.Buff,KeyMsg.Head,KeyMsg.Tail);
    QueueDataOut(KeyMsg,&a);
    printf("a=%d\r\n",a); 
    printf("&KeyMsg=0x%x, KeyMsg.Buff=0x%x, KeyMsg.Head=0x%x, KeyMsg.Tail=0x%x\r\n",&KeyMsg,KeyMsg.Buff,KeyMsg.Head,KeyMsg.Tail);
    printf("buff[0]=0x%x, buff[1]=0x%x, buff[2]=0x%x, buff[3]=0x%x \r\n",KeyMsg.Buff[0],KeyMsg.Buff[1],KeyMsg.Buff[2],KeyMsg.Buff[3]);
    printf("\r\n"); 
    
    return 0;
}

queue.c代码

void S_QueueEmpty(unsigned char **Head,unsigned char **Tail,unsigned char *pBuff)
{
    *Head = pBuff;
    *Tail = pBuff; 
}

void S_QueueDataIn(unsigned char **Head,unsigned char **Tail,unsigned char *pBuff,unsigned char Len,unsigned char *pData,unsigned char DataLen)
{
    unsigned char num;
    //关闭中断 
    for(num=0; num < DataLen; num++,pData++)
    {    
        **Tail = *pData;        //这里把数据入列 
        (*Tail)++;                //队尾指针加1
         if(*Tail == pBuff+Len)
         {
             *Tail = pBuff; 
         }
        if(*Tail == *Head)
        {
            
            if(++(*Head) == pBuff+Len)
            {
                *Head = pBuff;    
            }
        }
    }
    //打开中断 
}

unsigned char S_QueueDataOut(unsigned char **Head,unsigned char **Tail,unsigned char *pBuff,unsigned char Len,unsigned char *pData)
{
    unsigned char status;
    //关闭中断 
    status = 0;
    if(*Head != *Tail)
    {
        *pData = **Head;
        status = 1;
        if(++(*Head) == pBuff+Len)
        {
            *Head = pBuff;
        }
    }
    //恢复中断 
    return status;
}

unsigned short S_QueueDataLen(unsigned char **Head,unsigned char **Tail,unsigned char *pBuff,unsigned char Len)
{
    if(*Tail > *Head)
    {
        return *Tail-*Head;
    }
    if(*Tail < *Head)
    {
        return *Tail+Len-*Head;    
    }
}

queue.h代码

#ifndef _QUEUE_H_
#define _QUEUE_H_

extern void S_QueueEmpty(unsigned char **Head,unsigned char **Tail,unsigned char *pBuff);
extern void S_QueueDataIn(unsigned char **Head,unsigned char **Tail,unsigned char *pBuff,unsigned char Len,unsigned char *pData,unsigned char DataLen);
extern unsigned char S_QueueDataOut(unsigned char **Head,unsigned char **Tail,unsigned char *pBuff,unsigned char Len,unsigned char *pData); 
extern unsigned short S_QueueDataLen(unsigned char **Head,unsigned char **Tail,unsigned char *pBuff,unsigned char Len); 

#define QueueEmpty(x)  S_QueueEmpty((unsigned char **)&(x).Head,(unsigned char **)&(x).Tail,(unsigned char *)(x).Buff)

#define QueueDataIn(x,y,z) S_QueueDataIn((unsigned char **)&(x).Head,(unsigned char **)&(x).Tail,(unsigned char *)&(x).Buff,sizeof((x).Buff),y,z)
#define QueueDataOut(x,y)  S_QueueDataOut((unsigned char **)&(x).Head,(unsigned char **)&(x).Tail,(unsigned char *)&(x).Buff,sizeof((x).Buff),y)
#define QueueDataLen(x)     S_QueueDataLen((unsigned char **)&(x).Head,(unsigned char **)&(x).Tail,(unsigned char *)&(x).Buff,sizeof((x).Buff))
 
typedef struct
{
    unsigned char *Head;     //队头指针，用来出列用的 
    unsigned char *Tail;     //队尾指针，用来入列用的 
    unsigned char Buff[4];    //队列缓存 
}Queue4;

typedef struct
{
    unsigned char *Head;     //队头指针，用来出列用的 
    unsigned char *Tail;     //队尾指针，用来入列用的 
    unsigned char Buff[128];    //队列缓存 
}Queue128;

typedef struct
{
    unsigned char *Head;     //队头指针，用来出列用的 
    unsigned char *Tail;     //队尾指针，用来入列用的 
    unsigned char Buff[512];    //队列缓存 
}Queue512;
#endif

7.队列的应用

串口的应用:

如果产品有两个功能，一个功能需要灯一秒闪1次，另一个功能需要灯1秒闪2次，在功能切换很快的情况下，需要功能正常并且灯的闪烁正常，那么就需要队列了。

到此这篇关于C语言队列和应用详情的文章就介绍到这了,更多相关C语言队列和应用内容请搜索编程网以前的文章或继续浏览下面的相关文章希望大家以后多多支持编程网！

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--结束END--

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