栈和队列详解（二）

上一期我们聊了一下栈的相关知识，这一期我们来聊一下队列。

一.队列

1.1队列的概念及结构

对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。

入队列：进行插入数据的一段叫队尾
出队列：进行删除数据的一段叫队头

1.2队列的代码实现

队列和栈相似，也可以由链表和数组两种方式实现。那么大家思考一下，队列用那种方式实现比较好呢？

用链表实现好一点，因为数组实现的话从队头完成出队列的操作就比较复杂，需要对数据进行移动，实现起来相对麻烦。用链表的话只需要队尾尾插，队头头删。

在考虑到用什么链表比较合适，如果是带头的双向循环链表，不免有点杀鸡用牛刀的感觉，但是如果直接用单链表，找尾有会有一定的时间消耗，因为我们只需要进行头尾节点的相关操作，所以只需要用两个指针对头尾指针进行相关的记录即可。

typedef int QueueDataType;
typedef struct QueueNode
{
	struct QueueNode* next;
	QueueDataType data;
}QNode;

typedef struct Queue
{
	QNode* head;
	QNode* tail;
}Queue;

先来看一下队列要实现的一些接口函数。包括了队列的初始化，队列的删除，入队列以及出队列，访问队头或队尾数据，判空和队列元素的个数。

#pragma once

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

typedef int QueueDataType;
typedef struct QueueNode
{
	struct QueueNode* next;
	QueueDataType data;
}QNode;

typedef struct Queue
{
	QNode* head;
	QNode* tail;
}Queue;

void QueueInit(Queue* pq);
void QueueDestroy(Queue* pq);
void QueuePush(Queue* pq,QueueDataType x);
void Queuepop(Queue* pq);
QueueDataType QueueFront(Queue* pq);
//取队头的数据
QueueDataType QueueBack(Queue* pq);
//取队尾的数据
bool QueueEmpty(Queue* pq);
int QueueSize(Queue* pq);

1.2.1入队列

上面我们说过了，入队列是尾插操作。和链表一样，需要为新元素申请一块空间出来，将新开辟的元素链接到链表的尾节点后。

QNode* BuyNode(QueueDataType x)
{
	QNode* newnode = (QNode*)malloc(sizeof(QNode));
	if (newnode == NULL)
	{
		perror("malloc::newnode");
		exit(-1);
	}
	newnode->data = x;
	newnode->next = NULL;
	return newnode;
}
void QueuePush(Queue* pq, QueueDataType x)
{
	assert(pq);
	QNode*node=BuyNode(x);
	if (pq->tail = NULL)
	{
		pq->tail = pq->head = node;
	}
	else
	{
		pq->tail->next = node;
		pq->tail = node;
	}
}

1.2.2出队列

出队列不是单纯的头删，要考虑到一个问题，当头删到只剩一个节点的时候，要考虑如果继续进行删除，会导致tail变成野指针，这时就需要特殊处理一下。

void Queuepop(Queue* pq)
{
	assert(pq);
	assert(!(QueueEmpty));
	if (pq->head == pq->tail)
	{
		free(pq->head);
		pq->head = pq->tail = NULL;
	}
	else
	{
		QNode* node = pq->head->next;
		free(pq->head);
		pq->head = node;
	}
}

1.2.3获取队头数据和队尾数据

获取队头和队尾数据，需要先判断队列是否为空。

QueueDataType QueueFront(Queue* pq)
{
	assert(pq);
	assert(!QueueEmpty(pq));
	return pq->head->data;
}
//取队头的数据
QueueDataType QueueBack(Queue* pq)
{
	assert(pq);
	assert(!QueueEmpty(pq));
	return pq->tail->data;
}
//取队尾的数据

1.2.4判断队列是否为空

这个就很简单了

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

1.2.5队列中有多少个元素

队列中有多少个元素，这里有两个办法
1.在结构体中加入一个计数器记录队列中元素的个数，每次进行元素的删除或增添之后对计数器进行相应的调整。
2.通过遍历队列来记录元素个数。

int QueueSize(Queue* pq)
{
	assert(pq);
	assert(!QueueEmpty);
	int count = 0;
	QNode* node = pq->head;
	while (node != NULL)
	{
		count++;
		node = node->next;
	}
	return count;
}

1.2.6删除队列

遍历队列，一一删除元素。最后将head和tail节点制空。

void QueueDestroy(Queue* pq)
{
	assert(pq);
	QNode* node = pq->head;
	while (node!=NULL)
	{
		QNode* next = node->next;
		free(node);
		node = next;
	}
	pq->head = pq->tail = NULL;
}

队列的内容到这里就结束了，实现起来相对还是很简单的，一些细节的地方需要格外注意。