队列结构的链式表示与实现

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。