【数据结构】队列---C语言版（详解！！！）

一、队列的概念及结构

1、队列的概念定义

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

• 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、动图演示

可以想象成排队去食堂打饭，前面先打完饭的就从队头先走了，后来的就需要在后面队尾继续排队

二、队列的实现

队列也可以数组和链表的结构实现，使用链表的结构实现更优一些，因为如果使用数组的结构，出队列在数组头上出数据，效率会比较低。

三、链表结构队列详解

创建队列的结构

这里先创建三个文件：
1️⃣：Queue.h文件，用于函数的声明
2️⃣：Queue.c文件，用于函数的定义
3️⃣：Test.c文件，用于测试函数
建立三个文件的目的： 将队列作为一个项目来进行编写，方便我们的学习与观察。

⭕接口1：定义结构体（QNode、Queue）

这里需要定义两个结构体：QNode、Queue，分别表示：队列链表每个节点结构和整个队列链表结构

请看代码与注释

//自定义类型
typedef int QDataType;

//队列链表每个节点结构
typedef struct QueueNode
{
	struct QueueNode* next;
	QDataType data;
}QNode;

//整个队列链表结构
typedef struct Queue
{
	QNode* phead;
	QNode* ptail;
	int size;
}Queue;

⭕接口2：初始化（QueueInit）

请看代码与注释

//初始化
void QueueInit(Queue* pq)
{
	//断言传入指针不为NULL
	assert(pq);

	pq->phead = NULL;
	pq->ptail = NULL;
	pq->size = 0;
}

⭕接口3：销毁（QueueDestroy）

请看代码与注释

//销毁
void QueueDestroy(Queue* pq)
{
	//断言传入指针不为NULL
	assert(pq);

	QNode* cur = pq->phead;
	while (cur)
	{
		QNode* next = cur->next;
		free(cur); //释放
		cur = next;
	}

	pq->phead = pq->ptail = NULL;
	pq->size = 0;
}

⭕接口4：入队列（QueuePush）

请看代码与注释

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

	QNode* newnode = (QNode*)malloc(sizeof(QNode));
	if (newnode == NULL)
	{
		perror("malloc fail\n");
		return;
	}

	newnode->data = x;
	newnode->next = NULL;

	if (pq->ptail == NULL) //如果没有节点（空队列）
	{
		assert(pq->phead == NULL);

		pq->phead = pq->ptail = newnode;
	}
	else //非空队列
	{
		pq->ptail->next = newnode;
		pq->ptail = newnode;
	}

	pq->size++;
}

⭕接口5：出队列（QueuePop）

请看代码与注释

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

	//1、一个节点
	if (pq->phead->next == NULL)
	{
		free(pq->phead);
		pq->phead = pq->ptail = NULL;
	}
	//2、多个节点
	else
	{
		//头删
		QNode* next = pq->phead->next;
		free(pq->phead);
		pq->phead = next;
	}

	pq->size--;
}

⭕接口6：取队头数据（QueueFront）

请看代码与注释

//获取队头数据
QDataType QueueFront(Queue* pq)
{
	assert(pq);
	assert(!QueueEmpty(pq));

	return pq->phead->data;
}

⭕接口7：取队尾数据（QueueBack）

请看代码与注释

//获取队尾数据
QDataType QueueBack(Queue* pq)
{
	assert(pq);
	assert(!QueueEmpty(pq));

	return pq->ptail->data;
}

⭕接口8：获取队列大小（QueueSize）

请看代码与注释

//获取队列大小
int QueueSize(Queue* pq)
{
	assert(pq);
	assert(!QueueEmpty(pq));

	return pq->size;
}

⭕接口9：判空（QueueEmpty）

请看代码与注释

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

	//return pq->phead == NULL && pq->ptail == NULL;
	return pq->size == 0;
}

四、完整代码

Queue.h

#pragma once
#include
#include
#include
#include

typedef int QDataType;

//队列链表每个节点
typedef struct QueueNode
{
	struct QueueNode* next;
	QDataType data;
}QNode;

//整个队列链表
typedef struct Queue
{
	QNode* phead;
	QNode* ptail;
	int size;
}Queue;

//初始化
void QueueInit(Queue* pq);
//销毁
void QueueDestroy(Queue* pq);
//入队列
void QueuePush(Queue* pq, QDataType x);
//出队列
void QueuePop(Queue* pq);
//获取队头数据
QDataType QueueFront(Queue* pq);
//获取队尾数据
QDataType QueueBack(Queue* pq);
//获取队列大小
int QueueSize(Queue* pq);
//判空
bool QueueEmpty(Queue* pq);

Queue.c

#include"Queue.h"

//初始化
void QueueInit(Queue* pq)
{
	assert(pq);

	pq->phead = NULL;
	pq->ptail = NULL;
	pq->size = 0;
}

//销毁
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;
}

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

	QNode* newnode = (QNode*)malloc(sizeof(QNode));
	if (newnode == NULL)
	{
		perror("malloc fail\n");
		return;
	}

	newnode->data = x;
	newnode->next = NULL;

	if (pq->ptail == NULL)
	{
		assert(pq->phead == NULL);

		pq->phead = pq->ptail = newnode;
	}
	else
	{
		pq->ptail->next = newnode;
		pq->ptail = newnode;
	}

	pq->size++;
}

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

	//1、一个节点
	if (pq->phead->next == NULL)
	{
		free(pq->phead);
		pq->phead = pq->ptail = NULL;
	}
	//2、多个节点
	else
	{
		//头删
		QNode* next = pq->phead->next;
		free(pq->phead);
		pq->phead = next;
	}

	pq->size--;
}

//获取队头数据
QDataType QueueFront(Queue* pq)
{
	assert(pq);
	assert(!QueueEmpty(pq));

	return pq->phead->data;
}

//获取队尾数据
QDataType QueueBack(Queue* pq)
{
	assert(pq);
	assert(!QueueEmpty(pq));

	return pq->ptail->data;
}

//获取队列大小
int QueueSize(Queue* pq)
{
	assert(pq);
	assert(!QueueEmpty(pq));

	return pq->size;
}

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

	//return pq->phead == NULL && pq->ptail == NULL;
	return pq->size == 0;
}

Test.c

#include"Queue.h"

//入队列测试
void TestQueue1()
{
	Queue q;
	QueueInit(&q);

	QueuePush(&q, 1);
	QueuePush(&q, 2);
	QueuePush(&q, 3);
	QueuePush(&q, 4);

	while (!QueueEmpty(&q))
	{
		printf("%d ", QueueFront(&q));
		QueuePop(&q);
	}
	printf("\n");

	QueueDestroy(&q);
}

//测试
void TestQueue2()
{
	Queue q;
	QueueInit(&q);

	QueuePush(&q, 1);
	QueuePush(&q, 2);

	printf("Size:%d\n", QueueSize(&q));
	
	while (!QueueEmpty(&q))
	{
		printf("%d ", QueueFront(&q));
		QueuePop(&q);
	}
	printf("\n");

	QueueDestroy(&q);
}


int main()
{
	//TestQueue1();
	//TestQueue2();

	return 0;
}

这期内容相对比较简单，希望烙铁们可以理解消化哦！

总结
以上就是 【数据结构】队列—C语言版 的全部内容啦
本文章所在【数据结构与算法】专栏，感兴趣的烙铁可以订阅本专栏哦
前途很远，也很暗，但是不要怕，不怕的人面前才有路。
小的会继续学习，继续努力带来更好的作品
创作写文不易，还多请各位大佬uu们多多支持哦