数据结构（四）——队列

制作不易，三连支持一下呗！！！

文章目录

• 前言
• 一、队列是什么？
• 二、队列的实现
• 总结

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前言

上一篇博客我们介绍了栈的结构，这篇博客我们将介绍一个与栈类似的数据结构------队列

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一、队列是什么？

在日常生活中我们都排过队，数据结构中的队列顾名思义其实就是类似我们生活中的队伍，先到先得。因此，队列是一种先进先出的数据结构。

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）的特性

队尾：进行插入操作的一端称为队尾

队头：进行删除操作的一端称为队头

二、队列的实现

1.队列的结构

队列也可以用数组或链表的结构实现，使用链表的结构要更优一些，因为如果使用数组的结构，出队列在数组头上出数据，要挪动所以数据，效率较低一些。

又因为队列插入是尾插，删除是头删，为了方便我们进行删除操作，我们再用一个指针指向队尾，这样我们就不需要循环遍历来找尾节点，提高效率。

为了方便我们实现求队列长度的接口，我们还定义了一个size变量来记录队列的长度。

因此队列结构如下所示：

typedef int QDateType;

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

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

2.队列的初始化和销毁

初始化:

void QueueInit(Queue* pq)
{
	assert(pq);
	pq->phead = pq->ptail = NULL;
	pq->size = 0;
}

初始化很简单，这里不再详细介绍。

销毁：

类似链表的销毁，我们需要利用循环的方式，一个节点一个节点的释放，最后将头指针和尾指针置为NULL。

void QueueDestroy(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;
}

3.队列的插入和删除

1.插入：

与链表相似，，由于我们没有带哨兵卫，插入时就需要判断队列是否为空，如果为空就将头尾指针都指向第一个节点，不为空就在尾节点后面尾插即可。

代码：

void QueuePush(Queue* pq, QDateType x)
{
	assert(pq);
	QNode* newnode = (QNode*)malloc(sizeof(QNode));
	if (newnode == NULL)
	{
		perror("malloc:");
		return;
	}
	newnode->val = x;
	newnode->next = NULL;
	if (pq->ptail)
	{
		pq->ptail->next = newnode;
		pq->ptail = newnode;
	}
	else
	{
		pq->phead = pq->ptail = newnode;
	}
	pq->size++;

}

2.删除：

删除要分为三种情况：

①多个节点时，直接将头节点释放，并将头节点更新。

②只有一个节点时，释放头节点，并要将头尾指针都置为NULL。

③队列为空时，不能进行删除操作！！！

代码：

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

	//一个节点
	if (pq->phead->next == NULL)
	{
		free(pq->phead);
		pq->phead = pq->ptail = NULL;
	}
	//多个节点
	else
	{
		QNode* next = pq->phead->next;
		free(pq->phead);
		pq->phead = next;
	}
	pq->size--;
}

4. 其他一些接口

①取队头元素

QDateType QueueFront(Queue* pq)
{
	assert(pq);
    //队列不能为空
	assert(pq->ptail);
	return pq->phead->val; 
}

②取队尾元素

QDateType QueueBack(Queue* pq)
{
	assert(pq);
    //队列不能为空
	assert(pq->ptail);
	return pq->ptail->val;
}

③判断队列是否为空

bool QueueEmpty(Queue* pq)
{
	assert(pq);
	return pq->size == 0; 
}

注：这里有多种写法，可以通过size来判断，也可以通过头尾指针是否为空指针来判断

④求队列长度

int QueueSize(Queue* pq)
{
	assert(pq);
	return pq->size;
}

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总结

队列的难度不是很大，与单链表有许多相似之处，细节可以去看看链表部分的博客！！！

全部代码如下：

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

typedef int QDateType;

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

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


void QueueInit(Queue* pq);

void QueueDestroy(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);



void QueueInit(Queue* pq)
{
	assert(pq);
	pq->phead = pq->ptail = NULL;
	pq->size = 0;
}

void QueueDestroy(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:");
		return;
	}
	newnode->val = x;
	newnode->next = NULL;
	if (pq->ptail)
	{
		pq->ptail->next = newnode;
		pq->ptail = newnode;
	}
	else
	{
		pq->phead = pq->ptail = newnode;
	}
	pq->size++;

}

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

	//一个节点
	if (pq->phead->next == NULL)
	{
		free(pq->phead);
		pq->phead = pq->ptail = NULL;
	}
	//多个节点
	else
	{
		QNode* next = pq->phead->next;
		free(pq->phead);
		pq->phead = next;
	}
	pq->size--;
}

QDateType QueueFront(Queue* pq)
{
	assert(pq);
    //队列不能为空
	assert(pq->ptail);
	return pq->phead->val; 
}

QDateType QueueBack(Queue* pq)
{
	assert(pq);
    //队列不能为空
	assert(pq->ptail);
	return pq->ptail->val;
}

bool QueueEmpty(Queue* pq)
{
	assert(pq);
	return pq->size == 0; 
}

int QueueSize(Queue* pq)
{
	assert(pq);
	return pq->size;
}