【数据结构】C语言实现队列

前言

[1. 队列](#1. 队列)

[1.1 队列的概念](#1.1 队列的概念)

[1.2 队列的结构](#1.2 队列的结构)

[2. 队列的实现](#2. 队列的实现)

[2.1 队列的定义](#2.1 队列的定义)

[2.2 队列的初始化](#2.2 队列的初始化)

[2.3 入队](#2.3 入队)

[2.4 出队](#2.4 出队)

[2.5 获取队头元素](#2.5 获取队头元素)

[2.6 获取队尾元素](#2.6 获取队尾元素)

[2.7 判断空队列](#2.7 判断空队列)

[2.8 队列的销毁](#2.8 队列的销毁)

[3. 队列完整源码](#3. 队列完整源码)

Queue.h

Queue.c

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前言

在前几期的学习中，我们认识了顺序表、链表和栈这三种线性表，而在本期学习中，我们将会认识别的线性表。跟随我们的脚本，看看队列有怎样的特点。

1. 队列

1.1 队列的概念

队列：只允许在一端进行插入数据操作，在另一端进行删除数据操作的特殊线性表 ，队列具有先进先出FIFO(First In First Out)。

入队列：进行插入操作的一端称为队尾
出队列：进行删除操作的一端称为队头

1.2 队列的结构

2. 队列的实现

2.1 队列的定义

在入队时相当于尾插，我们可以定义一个尾指针来记录尾的位置。这就使我们传指针时，要传递两个指针，我们可以把指针放到结构体中，这样在插入第一个时也可以解决要传递二级指针的问题。

定义尾指针可以避免每次尾插时要遍历一遍链表。

typedef int QDateType;

typedef struct QueueNode
{
	QDateType val;
	struct QueueType* next;
}QNode;

typedef struct Queue
{
	QNode* phead;
	QNode* ptail;
	int size;
}Queue;

2.2 队列的初始化

这里的 size 用来记录队列中数据的个数。

void QueueInit(Queue* pq)
{
	assert(pq);

	pq->phead = pq->ptail = NULL;
	pq->size = 0;
}

2.3 入队

入队相当于尾插，在入队时我们要考虑链表是否为空。

void QueuePush(Queue* pq, QDateType x)
{
	assert(pq);

	QNode* newnode = (QNode*)malloc(sizeof(QNode));
	if (newnode == NULL)
	{
		perror("malloc fail");
		return;
	}
	newnode->next = NULL;
	newnode->val = x;

	if (pq->ptail == NULL)
	{
		pq->phead = pq->ptail = newnode;
	}
	else
	{
		pq->ptail->next = newnode;
		pq->ptail = newnode;
	}
	pq->size++;
}

2.4 出队

出队相当于头删,与之前不同的是，当我们删除最后一个节点，还要记得处理尾指针。

void QueuePop(Queue* pq)
{
	assert(pq);
	assert(pq->phead);

	QNode* del = pq->phead;
	pq->phead = pq->phead->next;
	free(del);
	del = NULL;
	if (pq->phead == NULL)
	{
		pq->ptail = NULL;
	}
	pq->size--;
}

2.5 获取队头元素

队头元素就是头指针指向的节点的数据域。

QDateType QueueFront(Queue* pq)
{
	assert(pq);
	assert(pq->phead);

	return pq->phead->val;
}

2.6 获取队尾元素

我们通过尾指针可以直接找到队尾，不用遍历链表。

QDateType QueueBack(Queue* pq)
{
	assert(pq);
	assert(pq->phead);

	return pq->ptail->val;
}

2.7 判断空队列

利用bool的函数判断队列是否为空，当尾指针为空时，返回true；当尾指针不为空时，返回false。

bool QueueEmpty(Queue* pq)
{
	assert(pq);

	return pq->phead == NULL;
}

2.8 队列的销毁

int QueueSize(Queue* pq)
{
	assert(pq);

	return pq->size;
}

3. 队列完整源码

Queue.h

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

typedef int QDateType;

typedef struct QueueNode
{
	QDateType val;
	struct QueueType* next;
}QNode;

typedef struct Queue
{
	QNode* phead;
	QNode* ptail;
	int size;
}Queue;

void QueueInit(Queue* pq);

void QueueDstroy(Queue* pq);

void QueuePush(Queue* pq, QDateType x);

void QueuePop(Queue* pq);

QDateType QueueFront(Queue* pq);

QDateType QueueBack(Queue* pq);

bool QueueEmpty(Queue* pq);

int QueueSize(Queue* pq);

Queue.c

#include"Queue.h"

void QueueInit(Queue* pq)
{
	assert(pq);

	pq->phead = pq->ptail = NULL;
	pq->size = 0;
}

void QueueDstroy(Queue* pq)
{
	assert(pq);

	QNode* cur = pq->phead;
	while (cur)
	{
		QNode* next = cur->next;
		free(cur);
		cur = next;
	}
	pq->phead = pq->ptail = NULL;
	pq->size = 0;
}

void QueuePush(Queue* pq, QDateType x)
{
	assert(pq);

	QNode* newnode = (QNode*)malloc(sizeof(QNode));
	if (newnode == NULL)
	{
		perror("malloc fail");
		return;
	}
	newnode->next = NULL;
	newnode->val = x;

	if (pq->ptail == NULL)
	{
		pq->phead = pq->ptail = newnode;
	}
	else
	{
		pq->ptail->next = newnode;
		pq->ptail = newnode;
	}
	pq->size++;
}

void QueuePop(Queue* pq)
{
	assert(pq);
	assert(pq->phead);

	QNode* del = pq->phead;
	pq->phead = pq->phead->next;
	free(del);
	del = NULL;
	if (pq->phead == NULL)
	{
		pq->ptail = NULL;
	}
	pq->size--;
}

QDateType QueueFront(Queue* pq)
{
	assert(pq);
	assert(pq->phead);

	return pq->phead->val;
}

QDateType QueueBack(Queue* pq)
{
	assert(pq);
	assert(pq->phead);

	return pq->ptail->val;
}

bool QueueEmpty(Queue* pq)
{
	assert(pq);

	return pq->phead == NULL;
}

int QueueSize(Queue* pq)
{
	assert(pq);

	return pq->size;
}

本次的内容到这里就结束啦。希望大家阅读完可以有所收获，同时也感谢各位读者三连支持。文章有问题可以在评论区留言，博主一定认真认真修改，以后写出更好的文章。你们的支持就是博主最大的动力。