【数据结构 02】队列-优快云博客

本文详细介绍了队列的数据结构原理，包括链式存储和先进先出(FIFO)特性，以及C语言实现的Queue.h中的相关函数如Init,Empty,Push,Pop等。并通过test.c展示了队列的使用和销毁过程。

一、原理

队列通常是链表结构，只允许在一端进行数据插入，在另一端进行数据删除。

队列的特性是链式存储（随机增删）和先进先出（FIFO：First In First Out）。

队列的缺陷：

不支持随机访问
不支持随机增删
每个数据都需要维护一个指针，增大了空间资源消耗

二、Queue.h

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1

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

typedef int DataType;

typedef struct Node
{
	DataType data;
	struct Node* next;
}Node;

typedef struct Queue
{
	Node* head;
	int size;
}Queue;

void Init(Queue* q)
{
	// 初始化创建一个空的头节点
	q->head = (Node*)malloc(sizeof(Node));
	q->head->next = NULL;
	q->size = 0;
}

int Empty(Queue* q)
{
	return q->size == 0;
}

void Push(Queue* q, DataType x)
{
	Node* node = (Node*)malloc(sizeof(Node));
	node->data = x;
	node->next = NULL;

	Node* cur = q->head;
	while (cur->next != NULL)
	{
		cur = cur->next;
	}

	cur->next = node;
	++q->size;
}

void Pop(Queue* q)
{
	if (Empty(q))
	{
		printf("队列为空，pop失败\n");
		return;
	}

	Node* cur = q->head->next;
	q->head->next = cur->next;
	
	free(cur);
	cur = NULL;
	--q->size;
}

DataType Front(Queue* q)
{
	if (Empty(q))
	{
		printf("队列为空，无队列首元素\n");
		return NULL;
	}

	return q->head->next->data;
}

void Destroy(Queue* q)
{
	while (!Empty(q))
	{
		Pop(q);
	}
	free(q->head);
	q->head = NULL;
	printf("队列销毁成功\n");
}

int Size(Queue* q)
{
	return q->size;
}

void Print(Queue* q)
{
	if (Empty(q))
	{
		printf("队列为空\n");
		return;
	}

	Node* cur = q->head->next;
	while (cur != NULL)
	{
		printf("%2d ", cur->data);
		cur = cur->next;
	}
	printf("，队列首元素：%2d，队列长度为：%d\n", Front(q), Size(q));
}

三、test.c

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1

#include "Queue.h"

int main()
{
	Queue q;
	Init(&q);
	Push(&q, 1);
	Push(&q, 3);
	Push(&q, 5);
	Push(&q, 7);
	Push(&q, 2);
	Push(&q, 4);
	Push(&q, 6);
	Push(&q, 8);
	Print(&q);

	Pop(&q);
	Pop(&q);
	Pop(&q);
	Print(&q);

	Push(&q, 9);
	Print(&q);

	Pop(&q);
	Pop(&q);
	Pop(&q);
	Pop(&q);
	Pop(&q);
	Pop(&q);
	Pop(&q);
	Pop(&q);
	Pop(&q);
	Print(&q);

	Push(&q, 10);
	Push(&q, 20);
	Print(&q);
	Destroy(&q);
	Print(&q);
}