【数据结构】队列

最新推荐文章于 2026-01-09 15:13:44 发布

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#数据结构 #链表 #c语言

本文详细介绍了如何使用链表结构实现队列的数据结构，包括初始化、清空、销毁、判断空队列、获取队列大小以及插入和删除元素的基本操作。通过实例代码展示了如何在C语言中操作队列，并讨论了其在信息技术中的应用场景。

定义

队列，简而言之：先进先出，后进后出。
请添加图片描述
基本结构定义：每个Node节点都有一个数据元素，一个指向前驱的指针和一个指向后继的指针，形成一个链表。然后Queue只保存这个链表的头结点。

struct Node{
	T elem;
	struct Node * prev;
	struct Node * next;

}
#define NODESIZE sizeof(struct Node)
typedef struct 	Queue{
	struct Node * head;
}Queue;

要实现的操作

从队首弹出和取元素，从队尾插入和取元素，初始化、清空、销毁、是否为空、获取大小

初始化：给头结点申请内存，头结点的前后指针都指向自己

清空:记录第一个元素（即que->head->next），在一个while循环内，先记录当前节点的next，再free当前节点，最后，将头结点的前后指针都指向自己。

销毁：先清空，再将头结点值NULL

是否为空:判断头结点的下一个是否指向自己。

int initQueue(Queue * que){
	assert(que !=NULL);
	queue->head =malloc(NODESIZE);
	if(que->head ==NULL){
		return FAILURE;
	}
	que->head ->next =que->head ->prev=que->head;
}
void clearQueue(Queue * que){
	assert(que !=NULL);
	struct Node * node=que->head->next;
	while(node !=que->head){
		struct Node * next=node->next;
		free(node);
		node = next;
	}
	que->head->next = que->head->prev = que->head;
}
void destroyQueue(Queue * que){
	assert(que !=NULL);
	clearQueue(que);
	que->head =NULL;
}
bool emptyQueue(Queue * que){
	assert(que !=NULL);
	return que->head->next==que->head;
}

获取大小：记录第一个节点，用cnt记录个数，在循环里遍历所有节点

size_t sizeQueue(Queue * que){
	assert(que !=NULL);
	struct Node * node=que->head->next;
	size_t cnt=0;
	while(node!=NULL){
		++cnt;
		node=node->next;
	}
	return cnt;
}

创建一个节点：先申请一个node的内存，将传参获得的elem、prev、next 都分别赋给node相应的对象。

static struct Node *createNode(T elem,struct Node * prev,struct Node * next){
	struct Node * node=malloc(NODESIZE);
	if(node=!=NULL){
		node->elem=elem;
		node->next=next;
		node->prev=prev;
	}
	return node;

}

插入：单端队列的插入都是从尾部。先创建一个节点，在传参时prev为head->prev ，next 为head ，这相当于把此节点自己的两根箭头接好了，然后接指向它的两个箭头，具体不做过多解释。

int pushQueue(Queue * que,T elem){
	assert(que !=NULL);
	struct Node * node=createNode(elem,que->head->prev,que->head);
	if(node!=NULL){
		return FAILURE;
	}
	que->head->prev->next=node;
	que->head->prev=node;
	return SUCCESS;
}

弹出：从头部弹出。用node记录第一个节点。把这个节点下一个的前一个指向此节点的前一个，此节点的前一个的下一个指向这个节点的下一个。释放node。

int popQueue(Queue * que,T *pelem){
	assert(que !=NULL);
	if(que->head->next=que->head){
		return FAILURE;
	}
	if(pelem!=NULL){
		*pelem=que->head->next->elem;
	}
	struct Node * node=que->head->next;
	node->next->prev=node->prev;
	prev->next=node->next;
	free(node);
	return SUCCESS;
}

获取首元素：先判断是否空队列。把首元素放到传来的地址里。

int peekFirstQueue(Queue * que,T *pelem){
	assert(que !=NULL);
	if(que->head->next==que->head){
		return FAILURE;
	}
	if (pelem!=NULL){
		*pelem=que->head->next->elem;
	}
	return SUCCESS;
}

获取尾元素：尾元素就是头结点前面的节点的元素。

int peekLastQueue(Queue * que,T *pelem){
	assert(que !=NULL);
	if(que->head->next==que->head){
		return FAILURE;
	}
	if(pelem!=NULL){
		*pelem=que->head->prev->elem;
	}
	return SUCCESS;
}