本文属于数据结构专栏文章,适合数据结构入门者学习,涵盖数据结构基础的知识和内容体系,文章在介绍数据结构时会配合上
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本文关键字:队列、队列概念及结构、队列实现
队列是一种数据结构,它遵循先进先出(First-in, First-out)原则。队列可以看作是一条排队等待服务的线程,其中最先加入队列的元素最先被处理,而最后加入队列的元素最后被处理。
队列有两个端点:队头和队尾。元素从队尾进入队列,从队头出队。队列的基本操作包括入队(enqueue)和出队(dequeue),以及获取队头和队尾元素的操作。队列在计算机科学中有广泛的应用,例如任务调度、缓存管理、路由算法等。
队列的结构组成通常包括以下几个要素:
结构 | 作用 |
---|---|
队列元素 | 队列中可存放的元素,可为任何数据类型 |
队列大小 | 队列可存放元素的最大数量,即队列的容量 |
队头指针 | 指向队头元素的指针,表示可以取出的元素 |
队尾指针 | 指向队尾元素的指针,表示可以插入的元素 |
入队操作 | 将元素插入队尾的操作 |
出队操作 | 将队头元素取出的操作 |
队列空判断 | 判断队列是否为空的操作 |
队列满判断 | 判断队列是否已满的操作(对于固定大小的队列) |
队列结构由链表组成,使用头尾两个指针,用size记录队列里元素个数
typedef int QueDatatype;
typedef struct QueList
{
struct QueList* next;
QueDatatype data;
}QNode;
typedef struct QueHeadTail
{
QNode* head;
QNode* tail;
int size;
}QHT;
初始化将头尾两个指针置空,将size置为0
void QueInit(QHT* pc)
{
assert(pc);
pc->head = pc->tail = NULL;
pc->size = 0;
}
入队,用malloc开辟一个新的空间,分为两种情况当尾指针为空的时候和尾指针不为空时,详细见代码
void QuePush(QHT* pc, QueDatatype x)
{
assert(pc);
QNode* newnode = (QNode*)malloc(sizeof(QNode));
if (newnode == NULL)
{
perror("malloc fail");
exit(-1);
}
newnode->data = x;
newnode->next = NULL;
if (pc->tail == NULL)
{
pc->head = pc->tail = newnode;
}
else
{
pc->tail->next = newnode;
pc->tail = newnode;
}
pc->size++;
}
当头指针的下一个为空时要释放头指针指向的空间,并将头尾指针置为0
void QuePop(QHT* pc)
{
assert(pc);
assert(!QueEmpty(pc));
if (pc->head->next == NULL)
{
free(pc->head);
pc->head = pc->tail == NULL;
}
else
{
QNode* next = pc->head->next;
free(pc->head);
pc->head = next;
}
pc->size--;
}
返回头指针所指向的元素
QueDatatype QueFront(QHT* pc)
{
assert(pc);
return pc->head->data;
}
返回尾指针所指向的元素
QueDatatype QueLast(QHT* pc)
{
assert(pc);
return pc->tail->data;
}
返回size的个数,即有效元素个数
int QueSize(QHT* pc)
{
assert(pc);
return pc->size;
}
当头指针为空时,队列则为空
bool QueEmpty(QHT* pc)
{
assert(pc);
return pc->head == NULL;
}
先保存下一个数据地址,并释放当前位置的内存空间,并将头尾指针置为空,size置为0
void QueDestroy(QHT* pc)
{
assert(pc);
QNode* cur = pc->head;
while (cur)
{
QNode* delnext = cur->next;
free(cur);
cur = delnext;
}
pc->head = pc->tail = NULL;
pc->size = 0;
}