数据结构队列详解：从概念到代码实现

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

typedef int QDatatype;

//定义Queue
typedef struct QListNode
{
	struct QListNode* next;
	QDatatype val;
}QNode;

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

0、初始化

分析逻辑：

将Queue结构体中phead 和 ptail 置为空

cpp 复制代码

//初始化
void QueueInit(Queue* pq)
{
	assert(pq);
	pq->phead = pq->ptail = NULL;
	//在获取队列中有效元素个数中说明size
	pq->size = 0;
}

1、入队

分析逻辑：

首先申请节点空间，记得将 val 置为 x，next 置为空；

接着判断是否是入队的第一个元素；

如果是，就要修改头尾指针，否则就直接像链表尾插操作一样；

cpp 复制代码

//入队
void QueuePush(Queue* pq, QDatatype x)
{
	assert(pq);
	assert(pq->phead);
	//申请节点
	QNode* newnode = (QNode*)malloc(sizeof(QNode));
	if (newnode == NULL)
	{	
		perror("malloc failed!\n");
		return;
	}
	newnode->val = x;
	newnode->next = NULL;

	if (pq->ptail == NULL)
	{
		//第一个入队元素
		pq->phead = pq->ptail = newnode;
	}
	else
	{
		//直接在队尾插入
		pq->ptail->next = newnode;
		pq->ptail = newnode;
	}
	//在获取队列中有效元素个数中说明size
	pq->size++;
}

2、出队

分析逻辑：

注意：出队是从头节点那一端出队

由链表中头删的经验可知无论是一个元素还是多个元素，删除逻辑都是一样的！

因此我们先暂存头节点的下一个节点next；

接着 free 头节点；

最终将 next 赋值给头节点；

最后一个元素出队后，将尾指针置为空！

cpp 复制代码

//出队
void QueuePop(Queue* pq)
{
	assert(pq);
	//队列不能为空
	assert(pq->size > 0);
	QNode* next = pq->phead->next;
	free(pq->phead);
	pq->phead = next;
	if (pq->phead == NULL)
	{
		pq->ptail = NULL;
	}
	//在获取队列中有效元素个数中说明size
	pq->size--;
}

3、获取队头元素

分析逻辑：

直接返回头节点的 val 即可

cpp 复制代码

//获取队头元素
QDatatype QueueFront(Queue* pq)
{
	assert(pq);
	assert(pq->phead);
	return pq->phead->val;
}

4、获取队尾元素

分析逻辑：

直接返回尾节点的 val 即可

cpp 复制代码

//获取队尾元素
QDatatype QueueBAck(Queue* pq)
{
	assert(pq);
	assert(pq->ptail);
	return pq->ptail->val;
}

5、获取队列中有效元素个数

分析逻辑：

注意：不能直接用尾指针 - 头指针！两者并非顺序存储！

那难道还要遍历一遍队列吗？

我们直接在定义头尾指针的结构体中加入 size 变量；

用 size 统计元素个数

此时我们就需要更新我们上面的代码，更新 pq->size ；

cpp 复制代码

//获取队列中有效元素个数
int QueueSize(Queue* pq)
{
	//不能直接用尾指针 - 头指针
	//两个指针并非顺序存储
	assert(pq);
	return pq->size;
}

6、检测队列是否为空

分析逻辑：

其实就是判断头指针或尾指针是否等于NULL

cpp 复制代码

//检测队列是否为空
bool QueueEmpty(Queue* pq)
{
	assert(pq);
	//return pq->phead == NULL;
	//在获取队列中有效元素个数中说明size
	return pq->size == 0;
}

7、销毁队列

分析逻辑：

按照顺序从头到尾遍历一遍，按顺序销毁即可！

最终在执行完函数之后记得显式将结构体指针置为空！

因为传入的是一级结构体指针，无法修改指针本身

cpp 复制代码

//销毁队列
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;
}

三、测试代码

1、测试入队 + 出队 + 判空

2、测试获取队头元素

3、测试获取队尾元素

如有不足之处恳请指出！！！