数据结构与算法-队列

一、数据结构与算法-队列

  队列的规则：先进先出；队列中的元素无法被遍历

1.1 顺序存储的队列

  顺序存储队列的存储结构如下所示，

   1.1.1 顺序存储队列的入队列

     使用顺序存储结构表示队列时，首先申请足够大的内存空间建立一个数组，除此之外，为了满足队列从队尾存入数据元素，从队头删除数据元素，还需要定义两个指针分别作为头指针和尾指针。当有数据元素进入队列时，将数据元素存放到队尾指针指向的位置，然后队尾指针增加 1；

// 入栈
void Push_SeqStack(SeqStack* stack, void* data) {
	if (stack == NULL || stack->size > MAX_SIZE || data == NULL) return;
	// 队尾插入元素
	stack->data[stack->size] = data;
	// 队尾指针向后移动一位
	stack->size++;
}

   1.1.2 顺序存储队列的出队列

     出栈如下图所示，

// 出队
void Pop_SeqQueue(SeqQueue* queue) {
	if (queue == NULL || queue->size == 0) return;
	// 将对头元素后的所有元素整体向前移动一位
	for (int i = 0; i < queue->size - 1; i++) {
		queue->data[i] = queue->data[i + 1];
	}
	// 队尾指针向前移动一位
	queue->size--;
}

   1.1.3 完整代码

// 头文件SeqQueue.h
#ifndef SEQQUEUE_H
#define SEQQUEUE_H
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#define MAX_SIZE 1024
// 定义队列结构体
typedef struct SEQQUEUE {
	void* data[MAX_SIZE];
	int size;
}SeqQueue;

// 初始化
SeqQueue* Init_SeqQueue();
// 入队列
void Push_SeqQueue(SeqQueue* queue, void* data);
//返回对头元素
void* Front_SeqQueue(SeqQueue* queue);
// 出队
void Pop_SeqQueue(SeqQueue* queue);
// 返回队尾元素
void* Back_SeqQueue(SeqQueue* queue);
// 返回当前队列中元素的个数
int Size_SeqQueue(SeqQueue* queue);
// 清空队列
void Clear_SeqQueue(SeqQueue* queue);
// 销毁
void FreeSpace_SeqQueue(SeqQueue* queue);

#endif // !SEQQUEUE_H

// 源文件SeqQueue.c
#include"SeqQueue.h"

// 初始化
SeqQueue* Init_SeqQueue() {
	// 开辟SeqQueue空间
	SeqQueue* queue = (SeqQueue*)malloc(sizeof(SeqQueue));
	// 初始化队列
	for (int i = 0; i < MAX_SIZE; i++) {
		queue->data[i] = NULL;
	}
	queue->size = 0;
	return queue;
}

// 入队列
void Push_SeqQueue(SeqQueue* queue, void* data) {
	if (queue == NULL || data == NULL) return;
	queue->data[queue->size] = data;
	queue->size++;
}
//返回对头元素
void* Front_SeqQueue(SeqQueue* queue) {
	if (queue == NULL || queue->size == 0)return NULL;
	return queue->data[0];
}
// 出队
void Pop_SeqQueue(SeqQueue* queue) {
	if (queue == NULL || queue->size == 0) return;
	for (int i = 0; i < queue->size - 1; i++) {
		queue->data[i] = queue->data[i + 1];
	}
	queue->size--;
}
// 返回队尾元素
void* Back_SeqQueue(SeqQueue* queue) {
	if (queue == NULL || queue->size == 0) return NULL;
	return queue->data[queue->size-1];
}
// 返回当前队列中元素的个数
int Size_SeqQueue(SeqQueue* queue) {
	if (queue == NULL || queue->size == 0) return 0;
	return queue->size;
}
// 清空队列
void Clear_SeqQueue(SeqQueue* queue) {
	if (queue == NULL || queue->size == 0) return;
	queue->size = 0;
}
// 销毁
void FreeSpace_SeqQueue(SeqQueue* queue) {
	if (queue == NULL) return;
	free(queue);
}

// main.c 测试文件
#include"SeqQueue.h"

typedef struct PERSON {
	char name[64];
	int age;
}Person;

int main() {
	// 初始化栈
	SeqQueue* queue = Init_SeqQueue();
	// 创建元素
	Person p1 = { "aaa", 10 }, p2 = { "bbb", 20 }, p3 = { "ccc", 30 }, p4 = { "ddd", 40 }, p5 = { "eee", 50 };

	// 将元素压入队尾中
	Push_SeqQueue(queue, &p1);
	Push_SeqQueue(queue, &p2);
	Push_SeqQueue(queue, &p3);
	Push_SeqQueue(queue, &p4);
	Push_SeqQueue(queue, &p5);
	// 输出队尾元素
	printf("输出队尾元素：\n");
	Person* pp = (Person*)Back_SeqQueue(queue);
	printf("name: %s,  age: %d\n", pp->name, pp->age);
	printf("\n栈中所有元素：\n");
	// 取出对头元素
	while (Size_SeqQueue(queue) > 0) {
		// 取队头元素
		Person* p = (Person*)Front_SeqQueue(queue);
		printf("name: %s,  age: %d\n", p->name, p->age);
		// 出队列
		Pop_SeqQueue(queue);
	}
	return 0;
}

   1.1.4 运行结果

     运行结果如下所示，

1.2 链式队列

   1.2.1 链式栈的存储结构

     链式栈的存储结构如下所示，

   1.2.2 链式队列中压入元素

// 入队列
void Push_LinkQueue(LinkQueue* queue, QueueNode* data) {
	if (queue == NULL || data == NULL) return;
	// 在队尾插入元素
	//    1) 创建辅助结点
	QueueNode* pCurrent = &(queue->head);
	for (int i = 0; i < queue->size; i++) {
		pCurrent = pCurrent->next;
	}
	data->next = pCurrent->next;
	pCurrent->next = data;
	queue->size++;
}

   1.2.3 出队列

void Pop_LinkQueue(LinkQueue* queue) {
	if (queue == NULL || queue->size == 0) return;
	queue->head.next = queue->head.next->next;
}

   1.2.4 运行结果

二、参考链接

   1、数据结构与算法知识点总结
   2、C++教程
   3、队列(Queue)