数据结构之队列详解

1.队列的概念以及结构

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(Frist in Frist out)**的特性

入队列：进行插入才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

2.队列的实现

队列也可以使用数组和链表的结构实现，使用链表的结构实现更优一些，因为如果使用数组的结构，出队列在数组头上出数据，效率会很低

队列常见的基本操作：

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//初始化
void QueueInit(Queue* pq);
//清空队列成员
void QueueDestroy(Queue* pq);
//队尾插入元素
void QueuePush(Queue* pq, QDataType x);
//删除队队头元素，队列先进先出
void QueuePop(Queue* pq);
//获取队头元素
int QueueFront(Queue * pq);
//获取队尾元素
int QueueBack(Queue* pq);
//获取队列中有效与元素个数
int QueueSize(Queue* pq);
//查看队列是否为空
bool QueueEmpty(Queue* pq);

每个功能的实现以及解释

实现队列这里我们使用的是动态顺序表

->1.初始化队列

cpp 复制代码

//初始化
void QueueInit(Queue* pq)
{
	assert(pq);

	pq->head = pq->tail = NULL;
	pq->size = 0;
}

->2.清空队列成员

cpp 复制代码

//清空队列成员
void QueueDestroy(Queue* pq)
{
	assert(pq);

	QNode* cur = pq->head;
	//QNode* cur = pq->head->next;

	while (cur)
	{
		/*free(pq->head);
		pq->head = cur;
		cur = cur->next;*/
		QNode* next = cur->next;
		free(cur);
		cur = next;
	}
	pq->head = pq->tail = NULL;
	pq->size = 0;
}

->3.队尾插入元素

cpp 复制代码

//队尾插入元素
void QueuePush(Queue* pq, QDataType x)
{
	QNode* newnode = (QNode*)malloc(sizeof(QNode));
	if (NULL == newnode)
	{
		perror("QueuePsuh::malloc");
		return;
	}

	newnode->data = x;
	newnode->next = NULL;

	if (pq->head == NULL)
	{
		assert(pq->tail == NULL);
		pq->head = pq->tail = newnode;
	}
	else
	{
		pq->tail->next = newnode;
		pq->tail = newnode;
	}

	pq->size++;
}

->4.删除队队头元素，队列先进先出

cpp 复制代码

//删除队列成员，队列先进先出
void QueuePop(Queue* pq)
{
	assert(pq);
	assert(pq->head != NULL);

    //第一种方法
	//Queue* cur = pq->head;
	//if (cur->next == NULL)
	//{
	//	free(cur);
	//	pq->head = pq->tail = NULL;
	//}
	/*else
	{
		pq->head = cur->next;
		free(cur);
		cur = NULL;
	}*/

    //第二种方法
	QNode* next = pq->head->next;
	free(pq->head);
	pq->head = next;

	if (pq->head == NULL)
	{
		pq->tail = NULL;
	}

	pq->size--;
}

->5.获取队头元素

cpp 复制代码

//获取队头成员
int QueueFront(Queue* pq)
{
	assert(pq);
	assert(pq->head);

	return pq->head->data;
}

->6.获取队尾元素

cpp 复制代码

//获取队尾成员
int QueueBack(Queue* pq)
{
	assert(pq);
	assert(!QueueEmpty(pq));

	return pq->tail->data;
}

->7.获取队列中有效元素个数

cpp 复制代码

//获取队列中有效元素个数
int QueueSize(Queue* pq)
{
	assert(pq);

	return pq->size;
}

->8.查看队列是否为空

cpp 复制代码

//查看队列是否为空
bool QueueEmpty(Queue* pq)
{
	assert(pq);

	return pq->size == 0; //pq->head == NULL && pq->tail == NULL
}

3.完整代码

Queue.h

cpp 复制代码

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

typedef int QDataType;

typedef struct QListNode 
{
	struct QListNode* next;
	QDataType data;
}QNode;

typedef struct Queue
{
	QNode* head;
	QNode* tail;
	QDataType size;
}Queue;



//初始化
void QueueInit(Queue* pq);
//清空队列成员
void QueueDestroy(Queue* pq);
//队尾插入队列
void QueuePush(Queue* pq, QDataType x);
//删除队队头元素，队列先进先出
void QueuePop(Queue* pq);
//获取队头元素
int QueueFront(Queue * pq);
//获取队尾元素
int QueueBack(Queue* pq);
//获取队列中有效与元素个数
int QueueSize(Queue* pq);
//查看队列是否为空
bool QueueEmpty(Queue* pq);

Queue.c

cpp 复制代码

#include "queue.h"

//初始化
void QueueInit(Queue* pq)
{
	assert(pq);

	pq->head = pq->tail = NULL;
	pq->size = 0;
}

//销毁队列
void QueueDestroy(Queue* pq)
{
	assert(pq);

	QNode* cur = pq->head;
	//QNode* cur = pq->head->next;

	while (cur)
	{
		/*free(pq->head);
		pq->head = cur;
		cur = cur->next;*/
		QNode* next = cur->next;
		free(cur);
		cur = next;
	}
	pq->head = pq->tail = NULL;
	pq->size = 0;
}

//插入队列成员
void QueuePush(Queue* pq, QDataType x)
{
	QNode* newnode = (QNode*)malloc(sizeof(QNode));
	if (NULL == newnode)
	{
		perror("QueuePsuh::malloc");
		return;
	}

	newnode->data = x;
	newnode->next = NULL;

	if (pq->head == NULL)
	{
		assert(pq->tail == NULL);
		pq->head = pq->tail = newnode;
	}
	else
	{
		pq->tail->next = newnode;
		pq->tail = newnode;
	}

	pq->size++;
}

//删除队列成员，队列先进先出
void QueuePop(Queue* pq)
{
	assert(pq);
	assert(pq->head != NULL);

	//Queue* cur = pq->head;
	//if (cur->next == NULL)
	//{
	//	free(cur);
	//	pq->head = pq->tail = NULL;
	//}
	/*else
	{
		pq->head = cur->next;
		free(cur);
		cur = NULL;
	}*/

	QNode* next = pq->head->next;
	free(pq->head);
	pq->head = next;

	if (pq->head == NULL)
	{
		pq->tail = NULL;
	}

	pq->size--;
}

//获取队头成员
int QueueFront(Queue* pq)
{
	assert(pq);
	assert(pq->head);

	return pq->head->data;
}

//获取队列中有效元素个数
int QueueSize(Queue* pq)
{
	assert(pq);

	return pq->size;
}

//获取队尾成员
int QueueBack(Queue* pq)
{
	assert(pq);
	assert(!QueueEmpty(pq));

	return pq->tail->data;
}

//查看队列是否为空
bool QueueEmpty(Queue* pq)
{
	assert(pq);

	return pq->size == 0; //pq->head == NULL && pq->tail == NULL
}

test.c

cpp 复制代码

#include "queue.h"

int main()
{
	Queue st;
	QueueInit(&st);

	QueuePush(&st, 1);
	QueuePush(&st, 2);
	QueuePush(&st, 3);
	QueuePush(&st, 4);
	QueuePush(&st, 5);

	while (!QueueEmpty(&st))
	{
		printf("%d ", QueueFront(&st));
		QueuePop(&st);
	}
	printf("\n");

	return 0;
}

测试结果: