队列的实现

1.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，队列具有先进先出的性质

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

2.队列结构体的定义及基本函数的声明

我这里用的是单链表的结构来实现队列（单链表在出队列的效率上比数组在出队列时要高）

typedef int QDataType;
typedef struct QueueNode
{
	struct QueueNode* next;
	QDataType data;
}QNode;

typedef struct Queue
{
    // 用于记录队头和队尾
	QNode* head;
	QNode* tail;
}Queue;

void QueueInit(Queue* pq);

void QueueDestroy(Queue* pq);

void QueuePush(Queue* pq, QDataType x);

void QueuePop(Queue* pq);

QDataType QueueFront(Queue* pq);

QDataType QueueBack(Queue* pq);

bool QueueEmpty(Queue* pq);

int QueueSize(Queue* pq);

 3.队列的定义和销毁

void QueueInit(Queue* pq)
{
	assert(pq);

	pq->head = pq->tail = NULL;
}

void QueueDestroy(Queue* pq)
{
	assert(pq);

	QNode* cur = pq->head;
	while (cur)
	{
		QNode* next = cur->next;
		free(cur);
		cur = next;
	}
	pq->head = pq->tail = NULL;
}

4.队列的入队和出队操作

void QueuePush(Queue* pq, QDataType x)
{
	assert(pq);

	QNode* newnode = (QNode*)malloc(sizeof(QNode));
	if (newnode == NULL)
	{
		printf("malloc fail");
		exit(-1);
	}
	newnode->next = NULL;
	newnode->data = x;

	if (QueueEmpty(pq))
	{
		// 第一次插入
		pq->head = pq->tail = newnode;
	}
	else
	{
		pq->tail->next = newnode;
		pq->tail = newnode;
	}
}

void QueuePop(Queue* pq)
{
	assert(pq);
	assert(!QueueEmpty(pq));

	if (pq->head->next == NULL)
	{
		// 只有一个节点，避免tail的野指针问题
		free(pq->head);
		pq->head = pq->tail = NULL;
	}
	else
	{
		QNode* next = pq->head->next;
		free(pq->head);
		pq->head = next;
	}
}

5.获取队列的头部或尾部元素

QDataType QueueFront(Queue* pq)
{
	assert(pq);
	assert(!QueueEmpty(pq));

	return pq->head->data;
}

QDataType QueueBack(Queue* pq)
{
	assert(pq);
	assert(!QueueEmpty(pq));
	
	return pq->tail->data;
}

6.检测队列是否为空

bool QueueEmpty(Queue* pq)
{
	assert(pq);

	return pq->head == NULL;
}

7.获取队列中有效元素个数

int QueueSize(Queue* pq)
{
	assert(pq);
	assert(!QueueEmpty(pq));

	QNode* cur = pq->head;
	int size = 0;
	while (cur)
	{
		cur = cur->next;
		size++;
	}
	return size;
}