队列的实现及循环队列

一、队列的概念及结构

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（Fist 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。

二、队列的实现（单链表实现）

Queue.h文件：

复制代码

#pragma once
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<assert.h>
#include<stdbool.h>
typedef int QDataType;
//链式结构：表示队列
typedef struct QueueNode
{
	struct QueueNode* next;
	QDataType val;
}QNode;
//队列的结构
//多个参数可以封装成结构体，方便传参，否则下面传二级指针
typedef struct Queue
{
	QNode* front;
	QNode* rear;
	int size;
}Queue;
//初始化
void QueueInit(Queue* pq);
//销毁
void QueueDestroy(Queue* pq);
//队尾插入
void QueuePush(Queue* pq, QDataType x);
//队头删除
void QueuePop(Queue* pq);
//获取队头数据
QDataType QueueFront(Queue* pq);
//获取队尾数据
QDataType QueueBack(Queue* pq);
//获取队列中有效元素个数
void QueueSize(Queue* pq);
//判空
bool QueueEmpty(Queue* pq);

Queue.c文件：

复制代码

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include"Queue.h"
//初始化
void QueueInit(Queue* pq)
{
	assert(pq);
	pq->front = NULL;
	pq->rear = NULL;
	pq->size = 0;
}
//销毁
void QueueDestroy(Queue* pq)
{
	assert(pq);
	QNode* cur = pq->front;
	while (cur)
	{
		Queue* next = cur->next;
		free(cur);
		cur = next;
	}
	pq->front = pq->rear = NULL;
	pq->size = 0;
}
//入队列
void QueuePush(Queue* pq, QDataType x)
{
	assert(pq);
	QNode* newnode = (QNode*)malloc(sizeof(QNode));
	if (newnode == NULL)
	{
		perror("malloc fail!");
		return;
	}
	newnode->next = NULL;
	newnode->val = x;
	if (pq->rear == NULL)
	{
		pq->front = pq->rear = newnode;
	}
	else
	{
		pq->rear->next = newnode;
		pq->rear = newnode;
	}
	pq->size++;
}
//队头删除
void QueuePop(Queue* pq)
{
	assert(pq);
	assert(pq->size > 0);
	if (pq->front == pq->rear)
	{
		free(pq->front);
		pq->front = pq->rear = NULL;
	}
	else
	{
		QNode* next = pq->front->next;
		free(pq->front);
		pq->front = next;
	}
	pq->size--;
}
//获取队头数据
QDataType QueueFront(Queue* pq)
{
	assert(pq);
	assert(pq->front);
	return pq->front->val;
}
//获取队尾数据
QDataType QueueBack(Queue* pq)
{
	assert(pq);
	assert(pq->rear);
	return pq->rear->val;
}
//获取队列中有效元素个数
void QueueSize(Queue* pq)
{
	assert(pq);
	return pq->size;
}
//判空
bool QueueEmpty(Queue* pq)
{
	assert(pq);
	if (pq->size == 0)
	{
		return 1;
	}
	else
	{
		return 0;
	}
}

Test文件：

复制代码

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include"Queue.h"
int main()
{
	Queue q;
	QueueInit(&q);
	QueuePush(&q, 1);
	QueuePush(&q, 2);
	QueuePop(&q);
	QueuePush(&q, 3);
	QueuePush(&q, 4);
	while (!QueueEmpty(&q))
	{
		printf("%d ", QueueFront(&q));
		QueuePop(&q);
	}
	printf("\n");
	return 0;
}

三、设计循环队列

622. 设计循环队列 - 力扣（LeetCode）

方法：额外多开一个空间

代码：

复制代码

typedef struct {
    int* a;
    int head;
    int tail;
    int k;
} MyCircularQueue;


MyCircularQueue* myCircularQueueCreate(int k) {
    MyCircularQueue* obj = (MyCircularQueue*)malloc(sizeof(MyCircularQueue));
    //多开一个解决假溢出问题
    obj->a = (int*)malloc(sizeof(int)*(k+1));
    obj->head = 0;
    obj->tail = 0;
    obj-> k = k;
    return obj;
}

bool myCircularQueueIsEmpty(MyCircularQueue* obj) {
    return obj->head == obj->tail;;
}

bool myCircularQueueIsFull(MyCircularQueue* obj) {
    return (obj->tail + 1) % (obj->k+1) == obj->head;
}

bool myCircularQueueEnQueue(MyCircularQueue* obj, int value) {
    if(myCircularQueueIsFull(obj))
        return false;
    obj->a[obj->tail] = value;
    obj->tail++;
    obj->tail %= (obj->k+1);
    return true;
}

bool myCircularQueueDeQueue(MyCircularQueue* obj) {
    if(myCircularQueueIsEmpty(obj))
        return false;
    ++obj->head;
    obj->head %= (obj->k+1);
    return true;
}

int myCircularQueueFront(MyCircularQueue* obj) {
    if(myCircularQueueIsEmpty(obj))
        return -1;
    else
        return obj->a[obj->head];
}

int myCircularQueueRear(MyCircularQueue* obj) {
    if(myCircularQueueIsEmpty(obj))
        return -1;
    else
        return obj->a[(obj->tail + obj->k) % (obj->k+1)]; 
}

void myCircularQueueFree(MyCircularQueue* obj) {
    free(obj->a);
    free(obj);
}

/**
 * Your MyCircularQueue struct will be instantiated and called as such:
 * MyCircularQueue* obj = myCircularQueueCreate(k);
 * bool param_1 = myCircularQueueEnQueue(obj, value);
 
 * bool param_2 = myCircularQueueDeQueue(obj);
 
 * int param_3 = myCircularQueueFront(obj);
 
 * int param_4 = myCircularQueueRear(obj);
 
 * bool param_5 = myCircularQueueIsEmpty(obj);
 
 * bool param_6 = myCircularQueueIsFull(obj);
 
 * myCircularQueueFree(obj);
*/