队列的概念及实现

目录：

一、队列的概念及结构

二、队列的实现

1.队列的结构

2.队列的初始化

3.队列的销毁

4.队列的插入

5.队列的删除

6.统计队列的数据个数

7.判断队列是否为空

8.返回队列表头数据

9.返回队列表尾数据

10.运行展示

三、代码

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(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
在实现栈的时候(https://blog.csdn.net/xpcxpt/article/details/148481903?spm=1001.2014.3001.5501),我们使用了数组作为底层结构，但是队列采取的是队尾进，队头出，用数组不太合适，所以选择用更方便的单链表。

二、队列的实现

1.队列的结构

既然底层是单链表，那我们就先创造一个结构体表示单链表

不会单链表的可以看这个链接:https://blog.csdn.net/xpcxpt/article/details/147569114?spm=1001.2014.3001.5501

那么单链表结构如下:

因为队列需要在表尾插入数据，每次找表尾，都需要遍历链表，非常麻烦，所以我们在创建一个尾指针指向表为，这里可以创建一个结构体，来同时包含表头指针phead和表尾指针ptail:

这里加了一个size变量，用来统计个数

2.队列的初始化

初始化很简单，那么就是表头指针phead和表尾指针ptail首先都是空，并且size在初始时候为0：

3.队列的销毁

销毁要相对麻烦一点，因为这是一个单链表，所以我们需要创建一个指针遍历链表，逐一销毁:

4.队列的插入

要插入节点，首先需要malloc一个新节点，随后进行判断，如果在初始情况，那么还没有节点，这个时候的phead和ptail就都指向新节点；如果链表中已经有了节点，那只需要尾插到后面，记得size要++:

5.队列的删除

删除同样要判断，如果只有一个节点，那么删完，phead和ptail就都要置为NULL，如果不为空，那么就要指定新的头结点,记得size要--：

6.统计队列的数据个数

统计个数就是统计size：

7.判断队列是否为空

size如果是0，那就是空:

8.返回队列表头数据

那就返回头指针指向的val:

9.返回队列表尾数据

那就返回尾指针指向的val:

10.运行展示

我们假设插入1,2,3,4：

运行如下:

三、代码

test.c:

#include"Queue.h"

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

Queue.h:

#pragma once
#pragma once

#include<stdio.h>
#include<assert.h>
#include<stdlib.h>
#include<stdbool.h>
typedef int QDataType;
typedef struct QueueNode
{
	struct QueueNode* next;
	QDataType val;
}QNode;

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

void QueueInit(Queue* pq);//初始化
void QueueDestroy(Queue* pq);//销毁
void QueuePush(Queue* pq, QDataType x);//队列的插入
void QueuePop(Queue* pq);//队列的删除

int QueueSize(Queue* pq);//统计队列的数据个数

QDataType QueueFront(Queue* pq);//返回队列表头数据
QDataType QueueBack(Queue* pq);//返回队列表尾数据
bool QueueEmpty(Queue* pq);//判断队列是否为空

Queue.c:

#include "Queue.h"

void QueueInit(Queue* pq)
{
	assert(pq);//判断是否为空
	pq->phead = NULL;//初始化指向NULL
	pq->ptail = NULL;//初始化指向NULL
	pq->size = 0;//初始的时候，值为0
}
void QueuePush(Queue* pq, QDataType x)
{
	QNode* newnode = (QNode*)malloc(sizeof(QNode));//创建一个新节点
	if (newnode == NULL)//判断是否创建成功
	{
		perror("malloc fail");
		return;
	}
	newnode->next = NULL;//新节点的next指针为NULL
	newnode->val = x;//它的值为给的x
	if (pq->ptail == NULL)//判断是否为初始情况
	{
		pq->phead = pq->ptail = newnode;
	}
	else//不是初始情况，链表中已经有节点
	{
		pq->ptail->next = newnode;//直接尾插
		pq->ptail = newnode;//成为新的尾
	}
	pq->size++;//个数加一
}

void QueuePop(Queue* pq)
{
	assert(pq);
	assert(pq->size != 0);
	if (pq->phead->next==NULL)//是否链表中只有一个节点
	{
		free(pq->phead);
		pq->phead = pq->ptail = NULL;//都为NULL
	}
	else//链表中不止一个节点
	{
		QNode* tmp = pq->phead->next;//临时变量存放新的头结点
		free(pq->phead);
		pq->phead = tmp;
		
	}
	pq->size--;//删除节点，size要减少1
}

int QueueSize(Queue* pq)
{
	assert(pq);
	return pq->size;
}
QDataType QueueFront(Queue* pq)
{
	assert(pq);
	assert(pq->phead);
	return pq->phead->val;
}
QDataType QueueBack(Queue* pq)
{
	assert(pq);
	assert(pq->ptail);
	return pq->ptail->val;
}
bool QueueEmpty(Queue* pq)
{
	assert(pq);
	return pq->size == 0;
}
void QueueDestroy(Queue* pq)
{
	assert(pq);//判断是否为空

	QNode* cur = pq->phead;//创建一个额外指针指向头结点
	while (cur)//遍历链表
	{
		QNode* next = cur->next;//临时变量存放新的头结点
		free(cur);//原本头结点要被销毁掉

		cur = next;
	}

	pq->phead = pq->ptail = NULL;//全部节点销毁完，都置于空，防止成为野指针
	pq->size = 0;//size也变成0
}