队列的实现

小张成长计划..

于 2025-07-03 21:46:06 发布

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文章标签：数据结构 c语言

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一、队列的概念和结构

队列：只允许在一端进行插入数据操作，在另一端进行删除数据操作的特殊线性表，队列具有先进先出FIFO(First In First Out) 入队列：进行插入操作的一端称为队尾出队列：进行删除操作的一端称为 队头.

二、队列的实现

队列也可以数组和链表的结构实现，使用链表的结构实现更优一些，因为如果使用数组的结构，出队列在数组头上出数据，效率会比较低.

2.1 队列的结构

// 链式结构：表示队列 
typedef int QDataType;
typedef struct QListNode
{
	struct QListNode* next;
	QDataType data;
}QNode;

// 队列的结构 
typedef struct Queue
{
	QNode* front;
	QNode* rear;
}Queue;

2.2 初始化队列QueueInit

// 初始化队列 
void QueueInit(Queue* q) {
	assert(q);
	q->front = q->rear = NULL;
}

2.3 销毁队列QueueDestroy

// 销毁队列 
void QueueDestroy(Queue* q) {
	assert(q);
	QNode* cur = q->front;
	while (cur) {
		QNode* next = cur->next;
		free(cur);
		cur = next;
	}
	q->front = NULL;
	q->rear = NULL;
}

2.4 入队QueuePush

QNode* BuyNode(QDataType data) {
	QNode* newnode = (QNode*)malloc(sizeof(QNode));
	if (newnode == NULL) {
		perror("BuyNode()::malloc");
		exit(1);
	}
	newnode->data = data;
	newnode->next = NULL;
	return newnode;
}
// 队尾入队列 
void QueuePush(Queue* q, QDataType data) {
	assert(q);
	QNode* newnode = BuyNode(data);
	if (q->rear == NULL) {
		q->rear = q->front = newnode;
	}
	else {
		q->rear->next = newnode;
		q->rear = newnode;
	}
}

2.5 出队QueuePop

// 队头出队列 
void QueuePop(Queue* q) {
	assert(q);
	assert(q->front);
	if (q->front->next == NULL) {
		free(q->front);
		q->front = q->rear = NULL;
	}
	else {
		QNode* next = q->front->next;
		free(q->front);
		q->front = next;
	}
}

2.6 获取队头元素QueueFront

// 获取队列头部元素 
QDataType QueueFront(Queue* q)
{
	assert(q);
	assert(q->front);
	return q->front->data;
}

2.7 获取队尾元素QueueBack

// 获取队列队尾元素 
QDataType QueueBack(Queue* q) {
	assert(q);
	assert(q->rear);
	return q->rear->data;
}

2.8 队列判空QueueEmpty

// 检测队列是否为空，如果为空返回非零结果，如果非空返回0 
int QueueEmpty(Queue* q) {
	assert(q);
	return q->front == NULL ? 0 : 1;
}

2.9 获取元素个数QueueSize

// 获取队列中有效元素个数 
int QueueSize(Queue* q) {
	assert(q);
	if (q->front == NULL) {
		return 0;
	}
	else {
		int count = 0;
		QNode* cur = q->front;
		while (cur!= NULL) {
			count++;
			cur = cur->next;
		}
		return count;
	}
}

三、代码

3.1 Queue.h

#pragma once
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<assert.h>
// 链式结构：表示队列 
typedef int QDataType;
typedef struct QListNode
{
	struct QListNode* next;
	QDataType data;
}QNode;

// 队列的结构 
typedef struct Queue
{
	QNode* front;
	QNode* rear;
}Queue;

// 初始化队列 
void QueueInit(Queue* q);
// 队尾入队列 
void QueuePush(Queue* q, QDataType data);
// 队头出队列 
void QueuePop(Queue* q);
// 获取队列头部元素 
QDataType QueueFront(Queue* q);
// 获取队列队尾元素 
QDataType QueueBack(Queue* q);
// 获取队列中有效元素个数 
int QueueSize(Queue* q);
// 检测队列是否为空，如果为空返回非零结果，如果非空返回0 
int QueueEmpty(Queue* q);
// 销毁队列 
void QueueDestroy(Queue* q);

3.2 Queue.c

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include"Queue.h"
// 初始化队列 
void QueueInit(Queue* q) {
	assert(q);
	q->front = q->rear = NULL;
}
QNode* BuyNode(QDataType data) {
	QNode* newnode = (QNode*)malloc(sizeof(QNode));
	if (newnode == NULL) {
		perror("BuyNode()::malloc");
		exit(1);
	}
	newnode->data = data;
	newnode->next = NULL;
	return newnode;
}
// 队尾入队列 
void QueuePush(Queue* q, QDataType data) {
	assert(q);
	QNode* newnode = BuyNode(data);
	if (q->rear == NULL) {
		q->rear = q->front = newnode;
	}
	else {
		q->rear->next = newnode;
		q->rear = newnode;
	}
}
// 队头出队列 
void QueuePop(Queue* q) {
	assert(q);
	assert(q->front);
	if (q->front->next == NULL) {
		free(q->front);
		q->front = q->rear = NULL;
	}
	else {
		QNode* next = q->front->next;
		free(q->front);
		q->front = next;
	}
}
// 获取队列头部元素 
QDataType QueueFront(Queue* q)
{
	assert(q);
	assert(q->front);
	return q->front->data;
}
// 获取队列队尾元素 
QDataType QueueBack(Queue* q) {
	assert(q);
	assert(q->rear);
	return q->rear->data;
}
// 获取队列中有效元素个数 
int QueueSize(Queue* q) {
	assert(q);
	if (q->front == NULL) {
		return 0;
	}
	else {
		int count = 0;
		QNode* cur = q->front;
		while (cur!= NULL) {
			count++;
			cur = cur->next;
		}
		return count;
	}
}
// 检测队列是否为空，如果为空返回非零结果，如果非空返回0 
int QueueEmpty(Queue* q) {
	assert(q);
	return q->front == NULL ? 0 : 1;
}
// 销毁队列 
void QueueDestroy(Queue* q) {
	assert(q);
	QNode* cur = q->front;
	while (cur) {
		QNode* next = cur->next;
		free(cur);
		cur = next;
	}
	q->front = NULL;
	q->rear = NULL;
}

3.3 test.c

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include"Queue.h"
void test01() {
	Queue q = { 0 };
	QueueInit(&q);//测试初始化
	QueuePush(&q, 1);//测试入队
	QueuePush(&q, 2);
	QueuePush(&q, 3);
	QueuePush(&q, 4);
	printf("Queue的元素个数为%d\n", QueueSize(&q));//测试计算元素个数
	while (QueueEmpty(&q) != 0) {//测试队列是否为空
		printf("%d ", QueueFront(&q));//测试取队头元素
		QueuePop(&q);//测试出队
	}
	QueueDestroy(&q);//测试销毁队列
}
int main() {
	test01();
	return 0;
}