链队列的基本操作

实验题目链队列的基本操作

• 【实验目的】

• 理解并掌握栈和队列的逻辑结构和存储结构;

• 理解栈和队列的相关基本运算;

• 编程对相关算法进行验证;

学会利用栈和队列解决实际问题

• 实验内容:编写一个程序,实现链队列的各种基本运算,并在此基础上设计一个主程序完成如下功能:

• 1)初始化队列q

• 2)判断队列q是否为空;

• 3)依次进队列元素1,12,-10

• 4)出队一个元素,并输出该元素;

• 5)输出队列的长度(元素个数);

• 6)依次进队元素13,-12,10

• 7)输出队列长度;

• 7)输出出队序列。

头文件LinkQueue.h

#ifndef QUEUE_H_INCLUDED
#define QUEUE_H_INCLUDED
#include <bits/stdc++.h>
using namespace std; //cout,cin
//函数结果状态代码
#define TRUE 1
#define FALSE 0
#define OK 1
#define ERROR 0
#define INFEASIBLE -1
#define QElemType int
//OVERFLOW 在 math.h 中已定义为3

typedef int Status;
typedef int Boolean; // 布尔类型

//为了操作的方便,建议本书每一个程序都把c1.h包含进去
typedef struct QNode
 {
   QElemType data;
   struct QNode *next;
 }QNode,*QueuePtr;

 typedef struct
 {
   QueuePtr front,rear; /* 队头、队尾指针 */
 }LinkQueue;
 Status InitQueue (LinkQueue &Q);
 Status QueueEmpty(LinkQueue Q);
 int QueueLength(LinkQueue Q);
 Status EnQueue (LinkQueue &Q,QElemType e);
 Status DeQueue (LinkQueue &Q,QElemType &e);
#endif // LINKQUEUE_H_INCLUDED

LinkQueue.cpp

#include "LinkQueue.h"
#include <malloc.h>
#include <iostream>
using namespace std;
Status InitQueue(LinkQueue &Q)
{
    Q.rear = Q.front = (QueuePtr)malloc(sizeof(QNode));
    if(!Q.front)
        exit (OVERFLOW);//存储分配失败
    Q.front -> next = NULL;
    return OK;
}
Status EnQueue(LinkQueue &Q,QElemType e)
{
    QueuePtr p;
    p = (QueuePtr)malloc(sizeof(QNode));
    if(!p) exit (OVERFLOW);
    p -> data = e;
    p -> next = NULL;
    Q.rear -> next = p;
    Q.rear = p;
    return OK;
}
Status DeQueue(LinkQueue &Q,QElemType &e)
{
    QueuePtr p;
    if (Q.front == Q.rear) return ERROR;
    p = Q.front -> next;
    e = p -> data;
    Q.front -> next = p -> next;
    if(Q.rear == p) Q.rear = Q.front;
    free(p);
    return OK;
}
 Status QueueEmpty(LinkQueue Q)
 {
   if(Q.front==Q.rear)
     return TRUE;
   else
     return FALSE;
 }
  int QueueLength(LinkQueue Q)
 {
   int i=0;
   QueuePtr p;
   p=Q.front;
   while(Q.rear != p)
   {
     ++i;
     p = p -> next;
   }
   return i;
 }

main.cpp

#include "LinkQueue.h"
#include <iostream>
using namespace std;
int main()
{
    LinkQueue Q;
    QElemType e;
    cout << "①初始化队列Q"<< endl;
    InitQueue(Q);
    cout << "②判断队列Q是否为空"<< endl;
    if(QueueEmpty(Q)) cout <<"空" << endl;
    else cout << "不空" << endl;
    cout << "③依次进队列元素1,12,-10";
    EnQueue(Q,-1);
    EnQueue(Q,2);
    EnQueue(Q,10);
    cout << endl;
    cout << "④出队一个元素,并输出该元素:";
    DeQueue(Q,e);cout << e <<endl;
    cout << "⑤输出队列的长度:"<< QueueLength(Q)<< endl;
    cout << "⑥依次进队元素13,12,10:";
     EnQueue(Q,13);
     EnQueue(Q,12);
     EnQueue(Q,10);
     cout << endl;
     cout << "⑦输出出队序列:";
     for(int i = 1;i <= 5;i++)
        {
            DeQueue(Q,e);
            cout << e << " ";
        }
        cout << endl;
    return 0;
}


### 头歌教育平台中的队列基本操作 #### 什么是队列队列是一种基于实现队列结构,其特点是遵循“先进先出”的原则。与数组实现的循环队列不同,队列不需要固定大小的空间,因此可以动态扩展[^1]。 #### 队列基本组成 队列由两个要部分构成:节点和指针。每个节点包含两部分内容——数据域(用于存储实际的数据)以及指向下一个节点的指针域。队列通常维护两个指针变量 `front` 和 `rear`,分别指向队头和队尾节点[^2]。 #### 队列基本操作 以下是队列常见的基本操作及其具体实现: ##### 1. 初始化队列 初始化队列时,需将 `front` 和 `rear` 指向 NULL,表示当前队列为空。 ```c typedef struct Node { int data; struct Node* next; } Node; void initQueue(Node** front, Node** rear) { *front = NULL; *rear = NULL; } ``` ##### 2. 判断队列是否为空 当 `front` 和 `rear` 同时为 NULL 时,说明队列一个队列。 ```c int isEmpty(Node* front) { return (front == NULL); } ``` ##### 3. 入队操作 入队是指在队列的尾部插入一个新的节点。新节点成为新的队尾,更新 `rear` 指针。 ```c void enqueue(Node** front, Node** rear, int value) { Node* newNode = (Node*)malloc(sizeof(Node)); if (!newNode) { printf("内存分配失败\n"); return; } newNode->data = value; newNode->next = NULL; if (*rear == NULL) { // 如果队列为空,则同时设置 front 和 rear *front = *rear = newNode; } else { // 否则仅更新 rear 的 next 指针 (*rear)->next = newNode; *rear = newNode; } } ``` ##### 4. 出队操作 出队是从队列头部移除一个节点的操作。如果队列不为空,则释放队首节点调整 `front` 指针;如果此时队列变为空,则还需重置 `rear` 指针。 ```c int dequeue(Node** front, Node** rear) { if (isEmpty(*front)) { printf("队列已空,无法执行出队操作。\n"); return -1; // 返回错误标志 } Node* temp = *front; int removedValue = temp->data; *front = (*front)->next; free(temp); if (*front == NULL) { // 若队列变为空,则重置 rear *rear = NULL; } return removedValue; } ``` ##### 5. 获取队头元素 获取队头元素不改变队列的状态,只需返回 `front` 所指向节点的数据即可。 ```c int getFront(Node* front) { if (isEmpty(front)) { printf("队列为空,无队头元素。\n"); return -1; // 返回错误标志 } return front->data; } ``` #### 总结 以上介绍了队列基本概念及其实现方法,包括初始化、判空、入队、出队和获取队头元素等核心功能。这些操作均可以通过 C 语言中的指针来完成,体现了队列灵活性高的特点。 ---
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