【数据结构与算法】——队列-优快云博客

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本文详细介绍了队列的概念，强调其先进先出（FIFO）的特性，并探讨了为什么在实现队列时通常选择链表而非数组。文章中还列举了四种不同的队列操作方案，特别是采用结构体包裹方式来实现队列，并具体说明了队列的初始化、销毁、入队、出队等操作，同时讨论了在只剩一个结点时如何避免野指针问题。

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队列

队列的定义
队列的基本操作

队列的定义

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
请添加图片描述

队列的基本操作

队列采用链表而不用数组的原因：由于队列的结构是先进先出，出队列的时候，数组每次都需要覆盖掉第一个数据，效率很低，而链表可以直接在队头出数据，队尾入数据，时间复杂度都是O(1).

定义一个队列

typedef struct QueueNode
{
	struct QueueNode* next;
	QDataType data;
}QueueNode;

typedef struct Queue
{
	QueueNode* phead;
	QueueNode* ptail;
}Queue;

在有头指针的情况下，调用接口必然会涉及到改变头指针，因此这里有四种方案：

采用二级指针
使用返回值
使用带哨兵位的结点
将结构体包在一起

这里实现队列采用的是第四种方案

队列初始化

void QueueInit(Queue* pq)
{
	assert(pq);
	pq->phead=pq->ptail = NULL;

}

队列的销毁

void QueueDestory(Queue* pq)
{
	assert(pq);
	QueueNode* cur = pq->phead;
	while (cur)
	{
		QueueNode* next = pq->phead->next;
		free(cur);
		cur = next;
	}
	pq->phead = pq->ptail = NULL;
}

入队列

void QueuePush(Queue* pq, QDataType x)
{
	QueueNode* newnode = (QueueNode*)malloc(sizeof(QueueNode));
	if (newnode == NULL)
	{
		printf("malloc fail\n");
		exit(-1);
	}
	newnode->data = x;
	newnode->next = NULL;
	assert(pq);
	if(pq->ptail == NULL)//第一次尾插数据
	{
		pq->phead = pq->ptail = newnode;
	}
	else
	{
		pq->ptail->next = newnode;
		pq->ptail = newnode;
	}
}

出队列

void QueuePop(Queue* pq)
{
	assert(pq);
	assert(!QueueEmpty(pq));//判断队列是否为空
	if (pq->phead->next==NULL)//要判断是否只有一个结点，如果只有一个结点，直接free掉就可以
	{
		free(pq->phead);
		pq->phead = pq->ptail = NULL;
	}
	else
	{
		QueueNode* next = pq->phead->next;//如果不判断，直接删除会出现野指针问题
		free(pq->phead);
		pq->phead = next;
	}
}

这里要判断是否只剩一个结点的情况，如果只有一个结点，将pq->phead释放掉之后，pq->ptail仍然指向原来结点的地址，会出现野指针的情况

判断队列是否为空

bool QueueEmpty(Queue* pq)
{
	assert(pq);
	return pq->ptail == NULL;
}

队列数据的个数

int QueueSize(Queue* pq)
{
	assert(pq);
	int size = 0;
	QueueNode* cur = pq->phead;
	while (cur)
	{
		size++;
		cur = cur->next;
	}
	return size;
}

取队头的数据

QDataType QueueFront(Queue* pq)
{
	assert(pq);
	assert(!QueueEmpty(&pq));
	return pq->phead->data;
}

取队尾的数据

QDataType QueueBack(Queue* pq)
{
	assert(pq);
	assert(!QueueEmpty(&pq));
	return pq->phead->data;
}