【数据结构与算法从0到1 - C实现】五、队列的解析与实现-优快云博客

而链表就没有这样的烦恼，可以直接在尾端（或头端）删掉（或增加）数据，非常方便。但对于一般单链表还有个缺陷，在每次尾端增加数据（入队列）时，都要从头进行遍历链表，以获得链表末端地址。基于这个原因，我们可以对单链表进行改造，增加一个尾节点，专门定位链表尾部地址。那么我们在构建队列的时候，可以使用一个结构体，该结构体中包含链表的头结点和尾节点，头结点主要负责数据出队列，尾节点主要负责数据入队列。

创建头文件Queue.h，完成链表式队列的节点的定义，队列结构体的定义，以及各个队列接口函数的声明；这些接口函数有：队列的初始化、销毁、入队列、出队列、返回头部数据、返回尾部数据、返回队列的大小、判断队列是否为空。

#pragma once
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <assert.h>
#include <stdbool.h>

typedef int QDataType;

// 链表式队列结构的节点
typedef struct QueueNode
{
	QDataType data;
	struct QueueNode* next;
}QNode;

// 队列结构体（包含了头和尾）
typedef struct Queue
{
	QNode* head;
	QNode* tail;
}Queue;

// 初始化队列
void QueueInit(Queue* pq);

// 销毁队列
void QueueDestroy(Queue* pq);

// 入队列
void QueuePush(Queue* pq, QDataType x);

// 出队列
void QueuePop(Queue* pq);

// 取队头数据
QDataType QueueFront(Queue* pq);

// 取队尾数据
QDataType QueueBack(Queue* pq);

// 计算队列中有多少个数据
int QueueSize(Queue* pq);

// 判断队列是否为空
bool QueueEmpty(Queue* pq);

创建Queue.c文件，完成各个接口函数的实现：

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#include "Queue.h"

// 初始化队列
void QueueInit(Queue* pq)
{
	assert(pq);
	pq->head = NULL;
	pq->tail = NULL;
}

// 销毁队列
void QueueDestroy(Queue* pq)
{
	assert(pq);
	QNode* cur = pq->head;
	while (cur != NULL)
	{
		QNode* next = cur->next;
		free(cur);
		cur = next;
	}
	pq->head = pq->tail = NULL;
}

// 入队列
void QueuePush(Queue* pq, QDataType x)
{
	assert(pq);
	QNode* newQNode = (QNode*)malloc(sizeof(QNode));
	if (newQNode == NULL)
	{
		perror("malloc fail");
		exit(-1);
	}
	newQNode->data = x;
	newQNode->next = NULL;
	if (pq->head == NULL)
	{
		pq->head = pq->tail = newQNode;
	}
	else
	{
		pq->tail->next = newQNode;
		pq->tail = newQNode;
	}
}

// 出队列
void QueuePop(Queue* pq)
{
	assert(pq && !QueueEmpty(pq));
	QNode* next = pq->head->next;
	free(pq->head);
	if (next == NULL)
	{
		pq->tail = NULL;
	}
	pq->head = next;
}

// 取队头数据
QDataType QueueFront(Queue* pq)
{
	assert(pq && !QueueEmpty(pq));
	return pq->head->data;
}

// 取队尾数据
QDataType QueueBack(Queue* pq)
{
	assert(pq && !QueueEmpty(pq));
	return pq->tail->data;
}

// 计算队列中有多少个数据
int QueueSize(Queue* pq)
{
	assert(pq);
	QNode* cur = pq->head;
	int size = 0;
	while (cur)
	{
		size++;
		cur = cur->next;
	}
	return size;
}

// 判断队列是否为空
bool QueueEmpty(Queue* pq)
{
	assert(pq);
	return pq->head == NULL;
}

在test.c中测试一下设计的队列结构和功能

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#include "Queue.h"

void Test1()
{
	Queue q;
	QueueInit(&q);
	QueuePush(&q, 1);
	QueuePush(&q, 2);
	QueuePush(&q, 3);
	QueuePush(&q, 4);
	QueuePush(&q, 5);

	while (!QueueEmpty(&q))
	{
		printf("当前队列的大小为：%d\n", QueueSize(&q));
		printf("当前队头为：%d，队尾为：%d\n", QueueFront(&q), QueueBack(&q));
		printf("出队列……\n");
		QueuePop(&q);
	}
}

int main()
{
	Test1();
	return 0;
}

运行结果如下：