C语言实现队列

已于 2024-07-11 19:26:45 修改
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分类专栏： C语言 文章标签： c语言 开发语言 数据结构
于 2024-07-09 13:37:58 首次发布
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目录

1.队列的概念及结构

2.队列的实现

2.1队列的结构

 2.2头文件Queue.h

2.3函数实现文件Queue.c

2.3.1初始化和销毁

2.3.1.1初始化

2.3.1.2销毁

2.3.2入队列和出队列

2.3.2.1队尾入队列

2.3.2.2队头出队列

 2.3.3获取队列头部尾部元素

2.3.3.1获取队列头部元素

2.3.3.2获取队列尾部元素

2.3.4 获取队列中有效元素个数

2.3.5检测队列是否为空

2.4 参考代码

1.队列的概念及结构

        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。

2.队列的实现

        队列也可以用数组和链表的结构实现，使用链表的结构更优一点，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。

2.1队列的结构

// 链式结构：表示队列中每个节点的结构
typedef struct QListNode
{ 
    struct QListNode* _pNext; 
    QDataType _data; 
}QNode;

// 队列的结构，用两个指针来维护一个队列
typedef struct Queue
{ 
    QNode* _front; 
    QNode* _rear; 
}Queue;

 2.2头文件Queue.h

//Queue.h

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <assert.h>

typedef int QDataType;

// 链式结构：表示队列中每个节点的结构
typedef struct QListNode
{
    struct QListNode* _pNext;
    QDataType _data;
}QNode;

// 队列的结构，用两个指针来维护一个队列
typedef struct Queue
{
    QNode* _front;
    QNode* _rear;
}Queue;

void QPrint(Queue* q);

// 初始化队列
void QueueInit(Queue* q);
// 队尾入队列
void QueuePush(Queue* q, QDataType data);
// 队头出队列
void QueuePop(Queue* q);
// 获取队列头部元素
QDataType QueueFront(Queue* q);
// 获取队列队尾元素
QDataType QueueBack(Queue* q);
// 获取队列中有效元素个数
int QueueSize(Queue* q);
// 检测队列是否为空
int QueueEmpty(Queue* q);
// 销毁队列
void QueueDestroy(Queue* q);

2.3函数实现文件Queue.c

2.3.1初始化和销毁

2.3.1.1初始化

        函数实现：

// 初始化队列
void QueueInit(Queue* q)
{
	assert(q);

	q->_front = q->_rear = NULL;
}
2.3.1.2销毁

        函数实现：

// 销毁队列
void QueueDestroy(Queue* q)
{
	assert(q);

	QNode* cur = q->_front;
	while (cur)
	{
		QNode* next = cur->_pNext;
		free(cur);
		cur = next;
	}

	q->_front = q->_rear = NULL;
}

2.3.2入队列和出队列

2.3.2.1队尾入队列

        函数实现：

// 队尾入队列
void QueuePush(Queue* q, QDataType x)
{
	assert(q);

	//创建一个节点
	QNode* newnode = (QNode*)malloc(sizeof(QNode));
	if (newnode == NULL)
	{
		perror("malloc fail!\n");
		exit(1);
	}

	newnode->_data = x;
	newnode->_pNext = NULL;

	if (q->_front == NULL)
	{
		q->_front = q->_rear = newnode;
	}
	else
	{
		q->_rear->_pNext = newnode;
		q->_rear = newnode;
	}
}

        打印函数： 

//打印
void QPrint(Queue* q)
{
	QNode* cur = q->_front;
	while (cur)
	{
		printf("%d ", cur->_data);
		cur = cur->_pNext;
	}
	printf("\n");
}

        测试代码：

#include "Queue.h"

void test()
{
	Queue q;

	QueueInit(&q);

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

	QPrint(&q);

	QueueDestroy(&q);
}

int main()
{

	test();
	return 0;
}

2.3.2.2队头出队列

        函数实现：

// 队头出队列
void QueuePop(Queue* q)
{
	assert(q && q->_front);


	//只有一个节点,删除后尾节点需要修改为NULL
	if (q->_front->_pNext == NULL)
	{
		free(q->_front);
		q->_front = q->_rear = NULL;
	}
	else
	{
		QNode* newphead = q->_front->_pNext;
		free(q->_front);
		q->_front = newphead;
	}
}

        测试代码：

#include "Queue.h"

void test()
{
	Queue q;

	QueueInit(&q);

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


	QueuePop(&q);
	QueuePop(&q);

	QPrint(&q);

	QueueDestroy(&q);
}

int main()
{

	test();
	return 0;
}

 2.3.3获取队列头部尾部元素

2.3.3.1获取队列头部元素

        函数实现：

// 获取队列头部元素
QDataType QueueFront(Queue* q)
{
	assert(q && q->_front); //断言首元素不能为空

	return q->_front->_data;
}
2.3.3.2获取队列尾部元素

        函数实现：

// 获取队列队尾元素
QDataType QueueBack(Queue* q)
{
	assert(q && q->_rear); //断言尾元素不能为空

	return q->_rear->_data;
}

        测试代码：

#include "Queue.h"

void test()
{
	Queue q;

	QueueInit(&q);

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

	QPrint(&q);


	printf("%d\n",QueueFront(&q));
	printf("%d\n", QueueBack(&q));

	QueueDestroy(&q);
}

int main()
{

	test();
	return 0;
}

2.3.4 获取队列中有效元素个数

        函数实现：

// 获取队列中有效元素个数
int QueueSize(Queue* q)
{
	QNode* cur = q->_front;
	int count = 0;
	while (cur)
	{
		count++;
		cur = cur->_pNext;
	}

	return count;
}

        测试代码：

#include "Queue.h"

void test()
{
	Queue q;

	QueueInit(&q);

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

	QPrint(&q);

	printf("%d\n", QueueSize(&q));

	QueueDestroy(&q);
}

int main()
{

	test();
	return 0;
}

2.3.5检测队列是否为空

         函数实现：

// 检测队列是否为空
int QueueEmpty(Queue* q)
{
	assert(q);

	if (q->_front == NULL)
	{
		return 0;
	}
	else
	{
		return -1;
	}
	
}

        测试代码：

#include "Queue.h"

void test()
{
	Queue q;

	QueueInit(&q);

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


	QPrint(&q);


	int i = QueueEmpty(&q);
	if (i == 0)
	{
		printf("队列为空!\n");
	}
	else
	{
		printf("队列不为空!\n");
	}

	QueueDestroy(&q);
}

int main()
{

	test();
	return 0;
}

2.4 参考代码

//Queue.h

#pragma once

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <assert.h>

typedef int QDataType;

// 链式结构：表示队列中每个节点的结构
typedef struct QListNode
{
    struct QListNode* _pNext;
    QDataType _data;
}QNode;

// 队列的结构，用两个指针来维护一个队列
typedef struct Queue
{
    QNode* _front;
    QNode* _rear;
}Queue;

void QPrint(Queue* q);

// 初始化队列
void QueueInit(Queue* q);
// 队尾入队列
void QueuePush(Queue* q, QDataType data);
// 队头出队列
void QueuePop(Queue* q);
// 获取队列头部元素
QDataType QueueFront(Queue* q);
// 获取队列队尾元素
QDataType QueueBack(Queue* q);
// 获取队列中有效元素个数
int QueueSize(Queue* q);
// 检测队列是否为空
int QueueEmpty(Queue* q);
// 销毁队列
void QueueDestroy(Queue* q);
//Queue.c

#include "Queue.h"

//打印
void QPrint(Queue* q)
{
	QNode* cur = q->_front;
	while (cur)
	{
		printf("%d ", cur->_data);
		cur = cur->_pNext;
	}
	printf("\n");
}

// 初始化队列
void QueueInit(Queue* q)
{
	assert(q);

	q->_front = q->_rear = NULL;
}

// 队尾入队列
void QueuePush(Queue* q, QDataType x)
{
	assert(q);

	//创建一个节点
	QNode* newnode = (QNode*)malloc(sizeof(QNode));
	if (newnode == NULL)
	{
		perror("malloc fail!\n");
		exit(1);
	}

	newnode->_data = x;
	newnode->_pNext = NULL;

	if (q->_front == NULL)
	{
		q->_front = q->_rear = newnode;
	}
	else
	{
		q->_rear->_pNext = newnode;
		q->_rear = newnode;
	}
}

// 队头出队列
void QueuePop(Queue* q)
{
	assert(q && q->_front);


	//只有一个节点,尾节点需要修改
	if (q->_front->_pNext == NULL)
	{
		free(q->_front);
		q->_front = q->_rear = NULL;
	}
	else
	{
		QNode* newphead = q->_front->_pNext;
		free(q->_front);
		q->_front = newphead;
	}
}

// 获取队列头部元素
QDataType QueueFront(Queue* q)
{
	assert(q && q->_front);

	return q->_front->_data;
}

// 获取队列队尾元素
QDataType QueueBack(Queue* q)
{
	assert(q && q->_rear);

	return q->_rear->_data;
}

// 获取队列中有效元素个数
int QueueSize(Queue* q)
{
	QNode* cur = q->_front;
	int count = 0;
	while (cur)
	{
		count++;
		cur = cur->_pNext;
	}

	return count;
}

// 检测队列是否为空
int QueueEmpty(Queue* q)
{
	assert(q);

	if (q->_front == NULL)
	{
		return 0;
	}
	else
	{
		return -1;
	}
	
}

// 销毁队列
void QueueDestroy(Queue* q)
{
	assert(q);

	QNode* cur = q->_front;
	while (cur)
	{
		QNode* next = cur->_pNext;
		free(cur);
		cur = next;
	}

	q->_front = q->_rear = NULL;
}
//test.c

#include "Queue.h"

void test()
{
	Queue q;

	QueueInit(&q);

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


	//QueuePop(&q);
	//QueuePop(&q);

	QPrint(&q);


	//printf("%d\n",QueueFront(&q));
	//printf("%d\n", QueueBack(&q));

	//printf("%d\n", QueueSize(&q));

	int i = QueueEmpty(&q);
	if (i == 0)
	{
		printf("队列为空!\n");
	}
	else
	{
		printf("队列不为空!\n");
	}

	QueueDestroy(&q);
}

int main()
{

	test();
	return 0;
}

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