【队列（单链表式）接口实现-C语言】

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前言

本文总结学习队列（单链表式）的各个接口实现。

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一、队列（单链表式）头文件Queue.h

本节主要包含：结构体类型创建，函数声明，头文件包含

#pragma once

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


// 当队列的数值不为int类型时，方便修改
typedef int QDataType;


// 单链表结构（表示队列，定义结点）
typedef struct QListNode
{
	struct QListNode* next;
	QDataType val;
}QNode;


// 队列的结构（定义头尾指针，方便出入队列）
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);

// 队尾入队列
void QueuePush(Queue* pq, QDataType val);

// 队头出队列
void QueuePop(Queue* pq);

// 检测队列是否为空
bool QueueEmpty(Queue* pq);

// 获取队列中有效元素个数
size_t QueueSize(Queue* pq);

// 获取队列头部元素
QDataType QueueFront(Queue* pq);

// 获取队列尾部元素
QDataType QueueBack(Queue* pq);

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二、队列（单链表式）各接口具体实现Queue.c

本节主要包含：各个接口的实现方法

2.1 初始化队列

// 初始化队列
void QueueInit(Queue* pq) // point queue简写
{
	assert(pq);

	pq->head = NULL;
	pq->tail = NULL;
}

2.2 销毁队列

// 销毁队列
void QueueDestroy(Queue* pq)
{
	assert(pq);

	// 遍历链表，将每个结点释放掉，最后将头尾指针也置空
	QNode* cur = pq->head;
	while (NULL != cur)
	{
		QNode* next = cur->next;
		free(cur);
		cur = next;
	}

	pq->head = NULL;
	pq->tail = NULL;

	// free(pq); 为啥不用？？？？？？？？？？？？？？因为初始状态是结构体，而不是结构体指针
}

2.3 队尾入队列

// 队尾入队列
void QueuePush(Queue* pq, QDataType val)
{
	assert(pq);

	// 创建一个新结点，因为所有接口函数只有此函数需要，所以无需单独创建函数
	QNode* newnode = (QNode*)malloc(sizeof(QNode));

	if (NULL == newnode) // 或者assert也可以
	{
		printf("malloc fail\n");
		exit(-1);
	}
	else
	{
		// 初始化新结点！！！！！！！！别忘记
		newnode->next = NULL;
		newnode->val = val;

		if (NULL == pq->tail)
		{
			//assert(pq->head == NULL); //没必要，原因见下:
			// 当该链表的尾结点指针为NULL，此时头结点也一定为NULL时，将该结点作为头尾结点
			pq->head = newnode;
			pq->tail = newnode;
		}
		else
		{
			// 连接新尾结点
			pq->tail->next = newnode;

			// 更新尾结点指针
			pq->tail = newnode;
		}
	}
}

2.4 队头出队列

// 队头出队列
void QueuePop(Queue* pq)
{
	assert(pq);

	assert(pq->head && pq->tail);

	// 易错！！！！！！不加下面语句的代码会出现：
	// 当最后一个结点出队列后，head为NULL，而tail仍为尾结点，且改该尾结点已经被free了，此时tail为野指针
	// 补充代码：
	if (NULL == pq->head->next)
	{
		free(pq->head);
		pq->head = NULL;
		pq->tail = NULL;
	}
	else
	{
		// 记录头结点下一个位置
		QNode* next = pq->head->next;

		free(pq->head);
		// 更新头结点指针
		pq->head = next;
	}
}

2.5 检测队列是否为空

// 检测队列是否为空
bool QueueEmpty(Queue* pq)
{
	assert(pq);
	
	// 注：当仅剩一个结点时，二者相等，但是不为空，所以二者相等不能用来判定空

	return NULL == pq->tail;// 当尾结点指针为空时，头结点指针也必定为空；当头结点指针为空时，尾结点指针也必定为空
}

2.6 获取队列中有效元素个数

// 获取队列中有效元素个数
size_t QueueSize(Queue* pq)
{
	assert(pq);

	// 不能使用指针相减来求，因为链表的物理结构不连续!!!!!!
	
	// 方法1，在初始的队列结构中新增一个size变量，每次更新size来获取元素个数

	// 方法2，数数
	size_t num = 0;
	QNode* cur = pq->head;
	while (NULL != cur) // 或while(cur)
	{
		num++;
		cur = cur->next;
	}

	return num;
}

2.7 获取队列头部元素

// 获取队列头部元素
QDataType QueueFront(Queue* pq)
{
	assert(pq);

	assert(pq->head);

	return pq->head->val;
}

2.8 获取队列尾部元素

// 获取队列尾部元素
QDataType QueueBack(Queue* pq)
{
	assert(pq);

	assert(pq->tail);

	return pq->tail->val;
}

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三、队列（单链表式）接口测试test.c

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1

#include "Queue.h"

int main()
{
	// 初始状态的队列：一个队列结构体来控制
	Queue q = { 0 };

	// 初始化队列
	QueueInit(&q);

	// 队尾入队列
	QueuePush(&q, 1);
	QueuePush(&q, 2);
	QueuePush(&q, 3);
	
	// 队列打印
	while (!QueueEmpty(&q))// 检测队列是否为空
	{
		printf("%d\n", QueueFront(&q));// 获取队列头部元素
		
		// 队头出队列
		QueuePop(&q);
	}

	// 销毁队列
	QueueDestroy(&q);

	return 0;
}

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总结

这里对文章进行总结：
以上就是今天总结的内容，本文包括了C语言实现队列（单链表式）接口各个接口，分享给大家。
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希望大家一起坚持学习，共同进步。梦想一旦被付诸行动，就会变得神圣。

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