LinkQueue——链式队列

本文介绍了链式队列的基本概念及其简单实现方法。重点讨论了如何通过链表来实现队列的数据结构,并提供了初始化、判断空队列、入队、出队及释放队列等关键操作的具体代码。

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链式队列实现起来很简单。

唯一需要注意的是:

在入队和出队时,需要分别处理一下队头和队尾为空的情况。

/*
** File name: LinkQueue.h
** Author: ZhouFeng
** Date: 2012/03/28
*/
#ifndef LINK_QUEUE_H
#define LINK_QUEUE_H

#define BOOL int
#define FALSE 0
#define TRUE 1
#define ERROR 0
#define SUCCESS 1

typedef int EleType;
typedef struct LQNode
{
    EleType data;
    struct LQNode *pNext;
}LQNode;
typedef struct LinkQueue
{
    LQNode *pFront;
    LQNode *pRear;
}LinkQueue;

void InitLinkQueue(LinkQueue *LQ);
BOOL IsLinkQueueEmpty(LinkQueue *LQ);
int LinkQueueAppend(LinkQueue *LQ, EleType data);
int LinkQueueDelete(LinkQueue *LQ, EleType *pData);
int GetQueue(LinkQueue *LQ, EleType *pData);
void FreeQueue(LinkQueue *LQ);

#endif


 

/*
** File name: LinkQueue.c
** Author: ZhouFeng
** Date: 2012/03/28
*/
#include <stdlib.h>
#include <stddef.h>
#include "LinkQueue.h"

void InitLinkQueue(LinkQueue *LQ)
{
    if(LQ == NULL)
    {
	return;
    }

    LQ->pFront = NULL;
    LQ->pRear = NULL;
}

BOOL IsLinkQueueEmpty(LinkQueue *LQ)
{
    if(LQ == NULL)
    {
	return TRUE;
    }

    if(LQ->pFront == NULL)
    {
	return TRUE;
    }
    else
    {
	return FALSE;
    }
}

int LinkQueueAppend(LinkQueue *LQ, EleType data)
{
    LQNode *pNewNode;
    
    if(LQ == NULL)
    {
	return ERROR;
    }

    pNewNode = (LQNode*)malloc(sizeof(LQNode));
    pNewNode->data = data;
    pNewNode->pNext = NULL;
    
    if(LQ->pRear != NULL)
    {
	LQ->pRear->pNext = pNewNode;
    }
    LQ->pRear = pNewNode;

    if(LQ->pFront == NULL)
    {
	LQ->pFront = pNewNode;
    }

    return SUCCESS;
}

int LinkQueueDelete(LinkQueue *LQ, EleType *data)
{
    LQNode *pDel;
    
    if(LQ == NULL || data == NULL)
    {
	return ERROR;
    }

    if(LQ->pFront == NULL)
    {
	return ERROR;
    }

    *data = LQ->pFront->data;
    pDel = LQ->pFront;
    LQ->pFront = LQ->pFront->pNext;

    if(LQ->pFront == NULL)
    {
	LQ->pRear = NULL;
    }
    free(pDel);

    return SUCCESS;
}

int GetQueue(LinkQueue *LQ, EleType *pData)
{
    if(LQ == NULL || LQ->pFront == NULL || pData == NULL)
    {
	return ERROR;
    }

    *pData = LQ->pFront->data;

    return SUCCESS;
}

void FreeQueue(LinkQueue *LQ)
{
    LQNode *pDel;
    
    if(LQ == NULL)
    {
	return;
    }

    while(LQ->pFront != NULL)
    {
	pDel = LQ->pFront;
	LQ->pFront = LQ->pFront->pNext;
	free(pDel);
    }

    LQ->pRear = LQ->pFront = NULL;
}

 

<think>首先,用户的问题是:在带头结点的链式队列中删除一个元素的正确操作步骤。用户特别提到了带头结点的链式队列。我需要回顾系统级指令:-所有行内数学表达式使用$...$格式。-独立公式使用$$...$$并单独成段。-LaTeX语法正确。-使用中文回答。-生成相关问题。-在回答中引用的段落末尾自然地添加引用标识,例如[^1]。用户可见层:-回答结构清晰,帮助用户逐步解决问题。-保证回答真实可靠。参考站内引用:-引用[1]:数据结构:单链表——带头结点与不带头结点步骤详解。[^1]-引用[2]:【数据结构】带与不带头节点的单链表。带头节点的单链表在操作时更统一,插入或删除第一个节点时与其他位置相同。[^2]-引用[3]:关于链式队列(带头结点)。入队操作描述:将新节点赋值给尾节点的next,然后更新尾指针。[^3]-引用[4]:【数据结构】队列——顺序实现+链式实现(带头结点+不带头结点)。链式队列的结构体定义,包括头尾指针。[^4]用户的问题是关于删除元素的操作。引用[3]提到了链式队列的入队操作,但没有直接提到出队(删除)操作。引用[4]提到了链式队列的初始化、判空等,但具体删除步骤可能需要推断。在带头结点的链式队列中,删除元素通常是出队操作。队列是FIFO(先进先出)结构,所以删除元素发生在队头。步骤:1.检查队列是否为空。如果为空,则不能删除。2.删除队头元素。3.更新头指针。由于有头结点,操作更统一。头结点不是数据节点,所以删除元素是从头结点之后删除。结构体定义(参考引用[4]):typedefstructLinkNode{ElemTypedata;structLinkNode*next;}LinkNode;typedefstruct{LinkNode*front;//指向头结点LinkNode*rear;//指向尾结点}LinkQueue;在带头结点的链式队列中,front指向头结点,头结点的next指向第一个实际数据节点。rear指向最后一个数据节点。删除元素(出队)的步骤:1.检查队列是否为空。如果front->next==NULL,则队列为空。2.否则,获取第一个数据节点(即front->next)。3.将front->next指向第一个数据节点的next(即第二个节点)。4.如果删除后队列为空(即front->next==NULL),则需要更新rear指针为front(因为头结点是唯一的节点)。5.释放删除的节点内存。6.返回数据。在代码中实现:-初始化时,front和rear都指向头结点,头结点的next为NULL。-当删除节点时,如果队列只有一个元素,删除后队列为空,rear需要重置。标准步骤:1.判空:如果front==rear(或front->next==NULL),则队列为空。2.获取要删除的节点:p=front->next;3.更新front->next=p->next;4.如果p->next==NULL,则队列为空,设置rear=front;5.释放p;6.返回p->data或成功标志。在引用[4]中提到:链式队列的初始化,带头结点时,front和rear都指向新创建的头结点,头结点的next为NULL。出队操作:-在代码中,通常是一个函数,如DeQueue(LinkQueue*Q,ElemType*e)。现在,为用户构建回答:-结构清晰:逐步解释操作步骤。-使用中文。-结束时生成相关问题。-在适当的地方添加引用标识。回答结构:1.解释带头结点链式队列的基本结构。2.描述删除元素(出队)的详细步骤。3.可能提供伪代码或代码示例。4.添加引用。5.生成相关问题。代码示例:用户提供了快速排序的示例,所以我可以提供链式队列出队的代码示例。引用:在描述步骤时,自然地添加引用。例如,参考引用[2]和[4]。生成相关问题:基于用户问题,生成几个相关问题。最终回答:-开头介绍。-步骤列表。-代码块。-相关问题。</think>### 带头结点的链式队列中删除元素的操作步骤 在带头结点的链式队列中删除元素(即出队操作)需要遵循队列的先进先出(FIFO)原则。带头结点的设计使操作更统一,避免了处理第一个节点的特殊情况[^2]。删除操作的核心是移除队头元素(即头结点后的第一个实际数据节点),并更新队列状态。以下是详细步骤(假设队列结构体定义如下): ```c typedef struct LinkNode { ElemType data; // 数据域 struct LinkNode *next; // 指针域 } LinkNode; typedef struct { LinkNode *front; // 指向头结点(非数据节点) LinkNode *rear; // 指向尾结点 } LinkQueue; ``` #### 删除元素的正确步骤 1. **检查队列是否为空** - 判断条件:`Q->front->next == NULL`(头结点的 `next` 为空)或 `Q->front == Q->rear`(头尾指针重合)。 - 如果队列为空,则无法删除元素,返回错误或提示(如返回 `false` 或抛出异常)。 - 这一步防止空队列操作错误[^4]。 2. **定位并移除队头节点** - 获取头结点后的第一个数据节点:`p = Q->front->next`(`p` 指向待删除节点)。 - 更新头结点的 `next` 指针:`Q->front->next = p->next`。这一步将头结点直接连接到下一个节点(或 `NULL`),移除 `p` 节点。 3. **处理队列空状态(关键步骤)** - 如果删除后队列为空(即 `Q->front->next == NULL`),需更新尾指针:`Q->rear = Q->front`。 - 因为尾指针 `rear` 必须指向最后一个节点,当队列空时,头结点是唯一存在的节点,所以 `rear` 应指向头结点以保持一致[^3][^4]。 4. **释放内存并返回数据** - 释放 `p` 节点的内存:`free(p)`(在 C 语言中需手动管理内存)。 - 返回删除的元素数据:`e = p->data`(或直接返回数据值)。 #### 代码示例(C 语言实现) 以下是一个完整的出队函数实现,包含错误处理: ```c // 带头结点的链式队列出队操作 bool DeQueue(LinkQueue *Q, ElemType *e) { // 步骤1:检查队列空 if (Q->front->next == NULL) { printf("队列为空,无法删除元素\n"); return false; // 删除失败 } // 步骤2:定位并移除队头节点 LinkNode *p = Q->front->next; // p 指向待删除节点 *e = p->data; // 保存数据(可选) Q->front->next = p->next; // 头结点跳过 p // 步骤3:处理队列空状态 if (p->next == NULL) { // 如果 p 是最后一个节点 Q->rear = Q->front; // 更新 rear 指向头结点 } // 步骤4:释放内存 free(p); return true; // 删除成功 } ``` #### 关键说明 - **统一性优势**:带头结点确保删除操作始终从 `front->next` 开始,无需区分队头位置,简化了算法逻辑[^2]。 - **时间复杂度**:删除操作的时间复杂度为 $O(1)$,因为只涉及指针更新和常量操作。 - **错误预防**:步骤1的空队列检查避免非法内存访问。步骤3的尾指针更新是易错点,必须处理队列空的情况[^3][^4]。 通过以上步骤,删除操作能高效维护队列的完整性。如需完整队列实现(如初始化、入队),可参考数据结构资料[^4]。
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