数据结构之自建算法库——链队（链式队列）

本文针对数据结构基础系列网络课程(3)：栈和队列中第10课时队列的链式存储结构及其基本运算的实现。

按照“0207将算法变程序”[视频]部分建议的方法，建设自己的专业基础设施算法库。

链队算法库采用程序的多文件组织形式，包括两个文件：
　　
　　1.头文件：liqueue.h，包含定义链队数据结构的代码、宏定义、要实现算法的函数的声明；

#ifndef LIQUEUE_H_INCLUDED
#define LIQUEUE_H_INCLUDED

typedef char ElemType;
typedef struct qnode
{
    ElemType data;
    struct qnode *next;
} QNode;        //链队数据结点类型定义

typedef struct
{
    QNode *front;
    QNode *rear;
} LiQueue;          //链队类型定义
void InitQueue(LiQueue *&q);  //初始化链队
void DestroyQueue(LiQueue *&q);  //销毁链队
bool QueueEmpty(LiQueue *q);  //判断链队是否为空
int QueueLength(LiQueue *q);  //返回队列中数据元素个数
void enQueue(LiQueue *&q,ElemType e);  //入队
bool deQueue(LiQueue *&q,ElemType &e);   //出队

#endif // LIQUEUE_H_INCLUDED

　　2.源文件：liqueue.cpp，包含实现各种算法的函数的定义

#include <stdio.h>
#include <malloc.h>
#include "liqueue.h"

void InitQueue(LiQueue *&q)  //初始化链队
{
    q=(LiQueue *)malloc(sizeof(LiQueue));
    q->front=q->rear=NULL;
}
void DestroyQueue(LiQueue *&q)  //销毁链队
{
    QNode *p=q->front,*r;   //p指向队头数据节点
    if (p!=NULL)            //释放数据节点占用空间
    {
        r=p->next;
        while (r!=NULL)
        {
            free(p);
            p=r;
            r=p->next;
        }
    }
    free(p);
    free(q);                //释放链队节点占用空间
}
bool QueueEmpty(LiQueue *q)  //判断链队是否为空
{
    return(q->rear==NULL);
}
int QueueLength(LiQueue *q)  //返回队列中数据元素个数
{
    int n=0;
    QNode *p=q->front;
    while (p!=NULL)
    {
        n++;
        p=p->next;
    }
    return(n);
}
void enQueue(LiQueue *&q,ElemType e)  //入队
{
    QNode *p;
    p=(QNode *)malloc(sizeof(QNode));
    p->data=e;
    p->next=NULL;
    if (q->rear==NULL)      //若链队为空,则新节点是队首节点又是队尾节点
        q->front=q->rear=p;
    else
    {
        q->rear->next=p;    //将*p节点链到队尾,并将rear指向它
        q->rear=p;
    }
}
bool deQueue(LiQueue *&q,ElemType &e)   //出队
{
    QNode *t;
    if (q->rear==NULL)      //队列为空
        return false;
    t=q->front;             //t指向第一个数据节点
    if (q->front==q->rear)  //队列中只有一个节点时
        q->front=q->rear=NULL;
    else                    //队列中有多个节点时
        q->front=q->front->next;
    e=t->data;
    free(t);
    return true;
}

　　3.在同一项目（project）中建立一个源文件(如main.cpp)，编制main函数，完成相关的测试工作。 例：

#include <stdio.h>
#include "liqueue.h"

int main()
{
    ElemType e;
    LiQueue *q;
    printf("(1)初始化链队q\n");
    InitQueue(q);
    printf("(2)依次进链队元素a,b,c\n");
    enQueue(q,'a');
    enQueue(q,'b');
    enQueue(q,'c');
    printf("(3)链队为%s\n",(QueueEmpty(q)?"空":"非空"));
    if (deQueue(q,e)==0)
        printf("队空,不能出队\n");
    else
        printf("(4)出队一个元素%c\n",e);
    printf("(5)链队q的元素个数:%d\n",QueueLength(q));
    printf("(6)依次进链队元素d,e,f\n");
    enQueue(q,'d');
    enQueue(q,'e');
    enQueue(q,'f');
    printf("(7)链队q的元素个数:%d\n",QueueLength(q));
    printf("(8)出链队序列:");
    while (!QueueEmpty(q))
    {
        deQueue(q,e);
        printf("%c ",e);
    }
    printf("\n");
    printf("(9)释放链队\n");
    DestroyQueue(q);
    return 0;
}