【数据结构】队列基本操作的实现（C语言）

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作者简介：一名在后端领域学习，并渴望能够学有所成的追梦人。
个人主页：蜗牛牛啊
系列专栏：初出茅庐C语言、数据结构
学习格言：博观而约取，厚积而薄发
欢迎进来的小伙伴，如果小伙伴们在学习的过程中，发现有需要纠正的地方，烦请指正，希望能够与诸君一同成长！

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一、概念和结构

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。

二、基本操作的实现

1.初始化

void QueueInit(Queue* pq)//初始化
{
	assert(pq);
	pq->head = pq->tail = NULL;
	pq->size = 0;
}

2.判断是否为空

bool QueueEmpty(Queue* pq)//判断是否为空
{
	assert(pq);
	return pq->head == NULL && pq->tail == NULL;
}

3.入队

void QueuePush(Queue* pq, QDataType x)//入队
{
	assert(pq);
	QNode* newnode = (QNode*)malloc(sizeof(QNode));
	if (newnode == NULL)
	{
		perror("malloc");
		exit(-1);
	}
	newnode->val = x;
	newnode->next = NULL;
	if (pq->head == NULL)
	{
		pq->head = pq->tail = newnode;
	}
	else
	{
		pq->tail->next = newnode;
		pq->tail = newnode;
	}
	pq->size++;
}

入队时判断当队列为空时pq->head=pq->tail=NULL，不能对pq->tail解引用。

4.出队

void QueuePop(Queue* pq)//出队列
{
	assert(pq);
	assert(!QueueEmpty(pq));
	if (pq->head->next == NULL)
	{
		free(pq->head);
		pq->head = pq->tail = NULL;
	}
	else
	{
		QNode* cur = pq->head;
		pq->head = cur->next;
		free(cur);
	}
	pq->size--;
}

出队时要判断队列是否为空，assert(!QueueEmpty(pq))。

5.打印

void QueuePrint(Queue* pq)//打印
{
	assert(pq);
	QNode* cur = pq->head;
	while (cur)
	{
		printf("%d ", cur->val);
		cur = cur->next;
	}
	printf("\n");
}

注意循环条件while (cur)，不能写为while(cur!=pq->tail)。

6.返回队头的值

QDataType QueueFront(Queue* pq)//返回队头的值
{
	assert(pq);
	assert(!QueueEmpty(pq));
	return pq->head->val;
}

7.返回队尾的值

QDataType QueueBack(Queue* pq)//返回队尾的值
{
	assert(pq);
	assert(!QueueEmpty(pq));
	return pq->tail->val;
}

8.统计队列中有效值个数

int QueueSize(Queue* pq)//返回队列中有效值个数
{
	assert(pq);
	//int size = 0;
	//QNode* cur = pq->head;
	//while (cur)
	//{
	//	size++;
	//	cur = cur->next;
	//}
	//return size;
	return pq->size;
}

9.销毁

void QueueDestroy(Queue* pq)//销毁
{
	assert(pq);
	QNode* cur = pq->head;
	while (cur)
	{
		QNode* del = cur->next;
		free(cur);
		cur = del;
	}
	pq->head = pq->tail = NULL;
}

三、测试代码

#include 
#include 
#include 
#include 
typedef int QDataType;
typedef struct QueueNode
{
	QDataType val;
	struct QueueNode* next;
}QNode;
typedef struct Queue {
	QNode* head;
	QNode* tail;
	int size;
}Queue;
void QueueInit(Queue* pq)//初始化
{
	assert(pq);
	pq->head = pq->tail = NULL;
	pq->size = 0;
}
void QueueDestroy(Queue* pq)//销毁
{
	assert(pq);
	QNode* cur = pq->head;
	while (cur)
	{
		QNode* del = cur->next;
		free(cur);
		cur = del;
	}
	pq->head = pq->tail = NULL;
}
void QueuePrint(Queue* pq)//打印
{
	assert(pq);
	QNode* cur = pq->head;
	while (cur)
	{
		printf("%d ", cur->val);
		cur = cur->next;
	}
	printf("\n");
}
bool QueueEmpty(Queue* pq)//判断是否为空
{
	assert(pq);
	return pq->head == NULL && pq->tail == NULL;
}
void QueuePush(Queue* pq, QDataType x)//入队
{
	assert(pq);
	QNode* newnode = (QNode*)malloc(sizeof(QNode));
	if (newnode == NULL)
	{
		perror("malloc");
		exit(-1);
	}
	newnode->val = x;
	newnode->next = NULL;
	if (pq->head == NULL)
	{
		pq->head = pq->tail = newnode;
	}
	else
	{
		pq->tail->next = newnode;
		pq->tail = newnode;
	}
	pq->size++;
}
void QueuePop(Queue* pq)//出队列
{
	assert(pq);
	assert(!QueueEmpty(pq));
	if (pq->head->next == NULL)
	{
		free(pq->head);
		pq->head = pq->tail = NULL;
	}
	else
	{
		QNode* cur = pq->head;
		pq->head = cur->next;
		free(cur);
	}
	pq->size--;
}
QDataType QueueFront(Queue* pq)//返回队头的值
{
	assert(pq);
	assert(!QueueEmpty(pq));
	return pq->head->val;
}
QDataType QueueBack(Queue* pq)//返回队尾的值
{
	assert(pq);
	assert(!QueueEmpty(pq));
	return pq->tail->val;
}

int QueueSize(Queue* pq)//返回队列中有效值个数
{
	assert(pq);
	//int size = 0;
	//QNode* cur = pq->head;
	//while (cur)
	//{
	//	size++;
	//	cur = cur->next;
	//}
	//return size;
	return pq->size;
}
void TeseQueue()
{
	Queue q;
	QueueInit(&q);
	QueuePush(&q, 1);
	QueuePush(&q, 2);
	QueuePush(&q, 3);
	QueuePush(&q, 4);
	QueuePush(&q, 5);
	QueuePop(&q);
	QueuePop(&q);
	QueuePop(&q);
	QueuePop(&q);

	QueuePrint(&q);
	printf("%d\n", QueueFront(&q));
	printf("%d\n", QueueBack(&q));
	if(!QueueEmpty(&q))
		printf("%d\n", QueueSize(&q));

	QueueDestroy(&q);
}
int main()
{
	TeseQueue();
	return 0;
}