【数据结构】队列

前言：

本节博客是对基础数据结构队列的一种实现思路的分享，有需要借鉴即可。

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

与此恰好相反的数据结构是栈的概念：详情见博客LINK

2.队列的结构

在写代码之前，我们首先要搞清楚几个问题：

1.队列依托的底层数据结构是什么？为什么？

单链表。因为单链表可行且效率较高。

2.队列的一个整体接口是如何的？

3.为什么在队列的效率考虑我采用了一个结构体来存储指针？（这里指针意思是记录phead的内容与ptail的内容的指针）

原因：如果不用结构体来存储指针的话，那我们每个接口传入都需要传入这两个指针比较麻烦。

3.各种接口的实现

1.初始化与销毁

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

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

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

	
	QNode* pcur = pq->phead;
	while (pcur)
	{
		QNode* next = pcur->next;//记录
		free(pcur);//销毁
		pcur = next;//更新
	}
	
	pq->phead = pq->ptail = NULL;
	pq->size = 0;
}

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

	return pq->size;
}

2.进队列与出队列

这个模块属于队列的重点，因而特地强调一下。

在进队列的情况下，有两种情况，一是没有结点的时候，需要移动phead与ptail两个指针。二是有一个或者多个结点的时候，只需要移动ptail进行尾插即可。

在出队列的情况下，有三种情况，一是没有结点的时候，不能出队列；二是有一个队列的时候，需要对ptai和phead两个指针做改动；三是有多个结点的时候，只需要修改phead进行头删即可。

void QueuePush(Queue* pq, QDataType x)//=尾插
{
	assert(pq);

	//申请一块堆空间
	QNode* newnode = (QNode*)malloc(sizeof(QNode));
	if(newnode == NULL)
	{
		perror("malloc fail");
		exit(1);
	}

	//新节点的初始化
	newnode->val = x;
	newnode->next = NULL;

	//如果是没有结点时候需要插入
	if (pq->phead == NULL)
	{
		pq->phead = pq->ptail = newnode;
	}//至少有一个节点时需要插入（尾插）
	else
	{
		pq->ptail->next = newnode;
		pq->ptail = newnode;
	}

	pq->size++;
}

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

	//这里其实有三种不同的情况：
	//1.没有结点，这种是不可以删除的
	//2.一个结点，那么就需要phead与ptail都需要调整(容易被坑)
	//3.多个结点，只需要调整phead即可
	assert(pq->phead != NULL);

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

	pq->size--;
}

3.取头结点与取尾结点

QDataType QueueFront(Queue* pq)
{
	assert(pq);

	//没有数据，不能取出
	assert(pq->phead != NULL);
	//有数据
	return pq->phead->val;
}

QDataType QueueBack(Queue* pq)
{
	assert(pq);

	//没有数据，不能取出
	assert(pq->phead != NULL);
	//有数据
	return pq->ptail->val;
}

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

	return pq->phead == NULL;
}

4.全部代码一览

#include"Queue.h"

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

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

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

	
	QNode* pcur = pq->phead;
	while (pcur)
	{
		QNode* next = pcur->next;//记录
		free(pcur);//销毁
		pcur = next;//更新
	}
	
	pq->phead = pq->ptail = NULL;
	pq->size = 0;
}

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

	return pq->size;
}

void QueuePush(Queue* pq, QDataType x)//=尾插
{
	assert(pq);

	//申请一块堆空间
	QNode* newnode = (QNode*)malloc(sizeof(QNode));
	if(newnode == NULL)
	{
		perror("malloc fail");
		exit(1);
	}

	//新节点的初始化
	newnode->val = x;
	newnode->next = NULL;

	//如果是没有结点时候需要插入
	if (pq->phead == NULL)
	{
		pq->phead = pq->ptail = newnode;
	}//至少有一个节点时需要插入（尾插）
	else
	{
		pq->ptail->next = newnode;
		pq->ptail = newnode;
	}

	pq->size++;
}

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

	//这里其实有三种不同的情况：
	//1.没有结点，这种是不可以删除的
	//2.一个结点，那么就需要phead与ptail都需要调整(容易被坑)
	//3.多个结点，只需要调整phead即可
	assert(pq->phead != NULL);

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

	pq->size--;
}

QDataType QueueFront(Queue* pq)
{
	assert(pq);

	//没有数据，不能取出
	assert(pq->phead != NULL);
	//有数据
	return pq->phead->val;
}

QDataType QueueBack(Queue* pq)
{
	assert(pq);

	//没有数据，不能取出
	assert(pq->phead != NULL);
	//有数据
	return pq->ptail->val;
}

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

	return pq->phead == NULL;
}

#pragma once
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include<stdio.h>
#include<stdbool.h>
#include<stdlib.h>
#include<assert.h>

//队列结构-底层：单链表实现
typedef int QDataType;
typedef struct QueueNode
{
	QDataType val;
	struct QueueNode* next;
}QNode;

//两个指针的结构体
typedef struct Queue
{
	QNode* phead;
	QNode* ptail;
	int size;
}Queue;

//实现的各种接口：
//初始化与销毁
void QueueInit(Queue* pq);
void QueueDestroy(Queue* pq);
int QueueSize(Queue* pq);
//插入与删除
void QueuePush(Queue* pq, QDataType x);
void QueuePop(Queue* pq);
//取头结点与取尾结点
QDataType QueueFront(Queue* pq);
QDataType QueueBack(Queue* pq);
bool QueueEmpty(Queue* pq);

#include"Queue.h"

test1()
{
	Queue q;
	QueueInit(&q);

	QueuePush(&q, 1);
	QueuePush(&q, 2);
	QueuePush(&q, 3);
	
	QDataType x = QueueFront(&q);
	printf("%d ", x);
	QueuePop(&q);

	x = QueueFront(&q);
	printf("%d ", x);
	QueuePop(&q);

	QueuePush(&q, 4);
	QueuePush(&q, 5);
	QueuePush(&q, 6);

	//取出
	while (QueueSize(&q) != 0)
	{
		x = QueueFront(&q);
		printf("%d ", x);

		QueuePop(&q);
	}


}

int main()
{
	test1();
	return 0;
}

---

完。