【数据结构】队列

注：队列的实现需要一定的链表基础

队列的概念及结构

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。

进行插入操作的一端称为队尾，

进行删除操作的一端称为队头。

队列的实现：

队列可以采用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，出队列再数组头上出数据，效率会较低。

综合效益考虑：链表更优。

准备阶段：

构建结构体：

//以链表形式构造队列
typedef int QDataType;
//链表的节点
typedef struct QueueNode
{
	QDataType data;//数据
	struct QueueNode* next;//标记下一个节点
}QNode;

//队列
//头指针：进行数据的删除操作
//尾指针：进行数据的插入操作
typedef struct Queue
{
	QNode* head;//头指针
	QNode* tail;//尾指针
}Queue;

 

注意：两个结构体不能合为一个。

1.初始化

对队列进行初始化，而不是对节点进行初始化。

void QueueInit(Queue* pq)
{
	//断言
	assert(pq);

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

2.销毁队列

基本思路：1）断言

2）遍历队列，释放节点

3）最后将head tail 置空

代码：

void QueueDestory(Queue* pq)
{
	//断言
	assert(pq);
	//遍历
	QNode* cur = pq->head;
	while (cur)
	{
		QNode* next = cur->next;
		free(cur);

		cur = next;
	}
	//置空
	pq->head = pq->tail = NULL;
}

void QueuePush(Queue* pq, QDataType x)
{
	//断言
	assert(pq);
	//申请节点
	QNode* newnode = (QNode*)malloc(sizeof(QNode));
	if (newnode == NULL)
	{
		printf("malloc fail\n");
		exit(-1);
	}
	//newnode的初始化
	else
	{
		newnode->data = x;
		newnode->next = NULL;
	}
	//队列为空
	if (pq->tail == NULL)
	{
		//当tail为空时，head必为空，若不是则为程序自身bug
		assert(pq->head == NULL);
		//直接把newnode作为新的头节点
		pq->head = pq->tail = newnode;
	}
	else
	{
		//链接节点
		pq->tail->next = newnode;
		pq->tail = newnode;
	}
}

4.删除队列元素

思路：本质上就是单链表的头删。

代码：

void QueuePop(Queue* pq)
{
	assert(pq);
	//分情况
	//1.队列为空
	assert(pq->head && pq->tail);
	//2.只有一个节点
	if (pq->head->next == NULL)
	{
		free(pq->head);
		pq->head = pq->tail = NULL;
	}
	//3.多个节点
	else
	{
		//记录下一个节点
		QNode* next = pq->head->next;
		//释放节点
		free(pq->head);
		//更新头节点
		pq->head = next;
	}
}

5.判断队列是否为空

空返回ｔｒｕｅ　否返回ｆａｌｓｅ

思路：１）断言

２）直接返回头节点是否为空的返回值即可。

代码：

bool QueueEmpty(Queue* pq)
{
	//断言
	assert(pq);

	return pq->head == NULL;
}

6.记录队列元素个数

思路：１）断言

２）创建临时变量－计数器，遍历队列，返回计数器的值。

代码：

size_t QueueSize(Queue* pq)
{
	//断言
	assert(pq);

	size_t numsize = 0;
	QNode* cur = pq->head;
	while (cur)
	{
		numsize++;
		cur = cur->next;
	}
	return numsize;
}

7.返回队列头的值

思路：１）断言

２）判断队列是否为空。

３）返回值

代码：

QDataType QueueFront(Queue* pq)
{
	//断言
	assert(pq);
	//判断队列是否为空
	assert(pq->head);
	return pq->head->data;
}

8.返回队尾的值

思路：１）断言

２）判断队列是否为空

３）返回队尾的值

代码：

QDataType QueueBack(Queue* pq)
{
	//断言
	assert(pq);
	//判断队列是否为空
	assert(pq->tail);

	return pq->tail->data;
}

队列完。。。