队列结构的链式表示与实现

本文介绍了队列的基本概念,包括其先进先出的特性以及队头和队尾的操作。接着详细阐述了队列结构的链式表示与实现,以及顺序队列(循环队列)的原理,探讨了如何在队头和队尾下标达到存储空间末尾时通过循环利用空间的方法。

1、队列介绍

它与栈刚好相反,是一种先进先出的线性表,它有两个端口添加、删除元素,一个端口只能添加元素,被称为入队,该端口被为队尾,另一个端口只能删除,被称为出队,该端口被称为队头。

2、队列结构所具备的功能

1、创建队列

2、销毁队列

3、队列是否为空

4、队列是否为满

5、入队

6、出队

8、查看队头元素

9、查看队尾元素

10、队列元素数量

注:只有顺序栈结构才有需要判断队列是否满。

3、队列结构的链式表示与实现

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

#define TYPE int

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

Node* create_node(TYPE data)
{
	Node* node = malloc(sizeof(Node));
	node->data = data;
	node->next = NULL;
	return node;
}

typedef struct QueueList
{
	Node* front;
	Node* rear;
}QueueList;

// 创建队列
QueueList* create_queue(void)
{
	QueueList* queue = malloc(sizeof(QueueList));
	queue->front = NULL;
	queue->rear = NULL;
	return queue;
}

// 销毁队列
void destroy_queue(QueueList* queue)
{
	while(NULL != queue->front)
	{
		Node* node = queue->front;
		queue->front = node->next;
		free(node);
	}
	free(queue);
}

// 判断队列是否为空
bool empty_queue(QueueList* queue)
{
	return NULL == queue->front;
}

// 入队
void push_queue(QueueList* queue,TYPE data)
{
	Node* node = create_node(data);
	if(empty_queue(queue))
	{
		queue->front = node;
		queue->rear = node;
		return;
	}

	queue->rear->next = node;
	queue->rear = node;
}

// 出队
bool pop_queue(QueueList* queue)
{
	if(empty_queue(queue))
		return false;

	Node* node = queue->front;
	queue->front = node->next;
	free(node);
}

// 查看队头元素,调用该函数前要先判断队列是否为空,否则就会使用到空指针
TYPE front_queue(QueueList* queue)
{
	return queue->front->data;
}

// 查看队尾元素,调用该函数前要先判断队列是否为空,否则就会使用到野指针
TYPE rear_queue(QueueList* queue)
{
	return queue->rear->data;
}

// 队列元素数量
size_t size_queue(QueueList* queue)
{
	size_t size = 0;
	for(Node* n=queue->front; NULL!=n; n=n->next)
	{
		size++;
	}
	return size;
}

int main(int argc,const char* argv[])
{
	QueueList* queue = create_queue();
	for(int i=0; i<10; i++)
	{
		push_queue(queue,i);
		printf("front:%d rear:%d\n",
			front_queue(queue),
			rear_queue(queue));
	}
	printf("---------------------\n");
	while(!empty_queue(queue))
	{
		printf("front:%d rear:%d\n",
			front_queue(queue),
			rear_queue(queue));
		pop_queue(queue);
	}
}

4、顺序队列的表示与实现

顺序栈的栈顶下标会随着元素入栈增大,元素出栈减小,从而让空间重复使用,而顺序队列的队头指针和队尾指针,会随着元素的入队出队一直增加,无法重复使用,而形成一次性的数据结构。

为了避免这种情况,当队头下标的队尾下标到达存储空间的末尾时,要想办法把队头下标的队尾下标"回头",就是把顺序队列的存储空间当作一个"环形",循环使用,所以顺序队列也叫循环队列。

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