【数据结构】C语言实现队列

目录

前言

1. 队列

1.1 队列的概念

1.2 队列的结构

2. 队列的实现

2.1 队列的定义

2.2 队列的初始化

2.3 入队

2.4 出队

2.5 获取队头元素

2.6 获取队尾元素

2.7 判断空队列

2.8 队列的销毁

3. 队列完整源码

Queue.h

Queue.c

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前言

在前几期的学习中，我们认识了顺序表、链表和栈这三种线性表，而在本期学习中，我们将会认识别的线性表。跟随我们的脚本，看看队列有怎样的特点。

1. 队列

1.1 队列的概念

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

1.2 队列的结构

2. 队列的实现

2.1 队列的定义

在入队时相当于尾插，我们可以定义一个尾指针来记录尾的位置。这就使我们传指针时，要传递两个指针，我们可以把指针放到结构体中，这样在插入第一个时也可以解决要传递二级指针的问题。

定义尾指针可以避免每次尾插时要遍历一遍链表。

typedef int QDateType;

typedef struct QueueNode
{
	QDateType val;
	struct QueueType* next;
}QNode;

typedef struct Queue
{
	QNode* phead;
	QNode* ptail;
	int size;
}Queue;

2.2 队列的初始化

这里的 size 用来记录队列中数据的个数。

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

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

2.3 入队

入队相当于尾插，在入队时我们要考虑链表是否为空。

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

	QNode* newnode = (QNode*)malloc(sizeof(QNode));
	if (newnode == NULL)
	{
		perror("malloc fail");
		return;
	}
	newnode->next = NULL;
	newnode->val = x;

	if (pq->ptail == NULL)
	{
		pq->phead = pq->ptail = newnode;
	}
	else
	{
		pq->ptail->next = newnode;
		pq->ptail = newnode;
	}
	pq->size++;
}

2.4 出队

出队相当于头删,与之前不同的是，当我们删除最后一个节点，还要记得处理尾指针。

void QueuePop(Queue* pq)
{
	assert(pq);
	assert(pq->phead);

	QNode* del = pq->phead;
	pq->phead = pq->phead->next;
	free(del);
	del = NULL;
	if (pq->phead == NULL)
	{
		pq->ptail = NULL;
	}
	pq->size--;
}

2.5 获取队头元素

队头元素就是头指针指向的节点的数据域。

QDateType QueueFront(Queue* pq)
{
	assert(pq);
	assert(pq->phead);

	return pq->phead->val;
}

2.6 获取队尾元素

我们通过尾指针可以直接找到队尾，不用遍历链表。

QDateType QueueBack(Queue* pq)
{
	assert(pq);
	assert(pq->phead);

	return pq->ptail->val;
}

2.7 判断空队列

利用bool的函数判断队列是否为空，当尾指针为空时，返回true；当尾指针不为空时，返回false。

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

	return pq->phead == NULL;
}

2.8 队列的销毁

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

	return pq->size;
}

3. 队列完整源码

Queue.h

#include
#include
#include
#include

typedef int QDateType;

typedef struct QueueNode
{
	QDateType val;
	struct QueueType* next;
}QNode;

typedef struct Queue
{
	QNode* phead;
	QNode* ptail;
	int size;
}Queue;

void QueueInit(Queue* pq);

void QueueDstroy(Queue* pq);

void QueuePush(Queue* pq, QDateType x);

void QueuePop(Queue* pq);

QDateType QueueFront(Queue* pq);

QDateType QueueBack(Queue* pq);

bool QueueEmpty(Queue* pq);

int QueueSize(Queue* pq);

Queue.c

#include"Queue.h"

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

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

void QueueDstroy(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;
}

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

	QNode* newnode = (QNode*)malloc(sizeof(QNode));
	if (newnode == NULL)
	{
		perror("malloc fail");
		return;
	}
	newnode->next = NULL;
	newnode->val = x;

	if (pq->ptail == NULL)
	{
		pq->phead = pq->ptail = newnode;
	}
	else
	{
		pq->ptail->next = newnode;
		pq->ptail = newnode;
	}
	pq->size++;
}

void QueuePop(Queue* pq)
{
	assert(pq);
	assert(pq->phead);

	QNode* del = pq->phead;
	pq->phead = pq->phead->next;
	free(del);
	del = NULL;
	if (pq->phead == NULL)
	{
		pq->ptail = NULL;
	}
	pq->size--;
}

QDateType QueueFront(Queue* pq)
{
	assert(pq);
	assert(pq->phead);

	return pq->phead->val;
}

QDateType QueueBack(Queue* pq)
{
	assert(pq);
	assert(pq->phead);

	return pq->ptail->val;
}

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

	return pq->phead == NULL;
}

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

	return pq->size;
}

本次的内容到这里就结束啦。希望大家阅读完可以有所收获，同时也感谢各位读者三连支持。文章有问题可以在评论区留言，博主一定认真认真修改，以后写出更好的文章。你们的支持就是博主最大的动力。