数据结构【队列】值得一看！

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本章内容：《队列》的介绍✨

队列思想

队列，就是常用的数据结构之一。队列的特征是先进先出（First-In-First-Out），就相当于我们现实中排队的样子。

队列是一种特殊的线性表，特殊之处在于它只允许在表的前端（front）进行删除操作，以及在表的后端（back）进行插入操作。和栈一样，队列是一种操作受限制的线性表。进行插入操作的端称为队尾，进行删除操作的端称为队头。队列中没有元素时，称为空队列。

队列的创建

下面代码中用结构体把指针给封装了起来，方便后续使用。
如果不封装起来，后面函数传参的时候，会比较麻烦

typedef int QDatatype;
//队列节点
typedef struct QueueNode
{
	struct QueueNode* next;
	QDatatype data;
}QNode;
//我们这里用结构体把队列的指针封装起来
typedef struct Queue
{
	QNode* head;//头指针
	QNode* tail;//尾指针
	int size;
}Queue;

初始化

最开始头指针尾指针都为空，size为0

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

	pq->head = NULL;
	pq->tail = NULL;
	pq->size = 0;
}

销毁

创建一个cur指针指向队头，while循环，如果cur不为空就说明里面还有数据，保留cur下一个指针的位置，释放当前cur，然后再把刚刚保留的next指针给cur。

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;
	pq->size = 0;
}

插入

首先我们malloc一个空间，然后把要插入进去的数据放进data里，next掷为空，如果队头为空，那么就是一个空队列(队尾如果不是空就出问题了，所以断言一下)，我们需要把newnode赋值给队头队尾，如果队头不为空，那么我们就只需要在队尾的位置插入，然后再更新队尾指针即可。

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

	QNode* newnode = (QNode*)malloc(sizeof(QNode));
	if (newnode == NULL)
	{
		perror("malloc fail");
		return;
	}
	newnode->data = x;
	newnode->next = NULL;
	
	if (pq->head == NULL)
	{
		assert(pq->tail == NULL);
		pq->head = pq->tail = newnode;
	}
	else
	{
		pq->tail->next = newnode;
		pq->tail = newnode;
	}
	pq->size++;
}

删除

既然是删除，那么队列里一定要有数据，所以要先断言，如果头指针和尾指针相等，说明队列只有一个元素，那么直接free即可，那么else我们需要先保留队头的指针，和队头下一个的指针位置，然后free掉队头元素，再把刚刚保留的next指针更新到对头。

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

	if (pq->head == pq->tail)
	{
		free(pq->head);
		pq->head = NULL;
		pq->tail = NULL;
	}
	else
	{
		QNode* del = pq->head;
		QNode* next = pq->head->next;
		free(del);
		del = NULL;
		pq->head = next;
	}
	pq->size--;
}

队列的大小

直接返回size

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

	return pq->size;
}

判空

用bool做为返回值，如果队头和队尾都为空，那么就是空队列。

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

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

返回队头数据

队列不能为空，然后直接返回队头指向的元素

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

	return pq->head->data;
}

返回队尾数据

队列不能为空，然后直接返回队尾指向的元素

QDatatype QueueBack(Queue* pq) 
{
	assert(pq);
	assert(!QueueEmpty(pq));

	return pq->tail->data;
}