队列的实现_队列实现

单链表实现：单链表的实现_i跑跑的博客-CSDN博客

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目录

一、队列的概念

二、队列的实现

分析：

定义

初始化和销毁 

初始化

销毁

入队，对尾操作

出队 ，对头操作

判断是否为空 

队列元素个数 

队头元素和队尾元素

test.c测试

栈和队列运行对比

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一、队列的概念

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
的特点。

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

二、队列的实现

分析：

队列要进行的是尾插，头删，因此用列表更优，我们用单链表来实现队列的核心功能

定义

定义单结点，有元素，和下一个结点的地址。

要对头和尾进行操作，那么在定义两个指针来指向链表首尾

队列是一个结构体，将首位两指针放入队列表示队列的首尾

typedef int QDatatype;
 
//定义单链表结点
typedef struct QueueNode
{
	QDatatype data;
	struct QueueNode* next;
}QNode;
 
//定义队列
typedef struct Queue
{
	QNode* head;
	QNode* tail;
}Queue;

初始化和销毁 

初始化

队列初始化首尾为空

//队列初始化
void QueueInit(Queue* pq)
{
	assert(pq);
	pq->head = pq->tail = NULL;
}

销毁

注意：不能直接将队列首尾指针置空，若队列本身不为空，首尾指针置空会造成野指针问题。

先将队列中每个结点释放后，再对队列的首尾进行置空。

//队列销毁
void QueueDestory(Queue* pq)
{
	assert(pq);
	QNode* cur = pq->head;
	while (cur)
	{
		QNode* next = cur->next;
		free(cur);
		cur = next;
	}
	pq->head = pq->tail = NULL;
}

入队，对尾操作

相当于单链表尾插

断言后先进行结点的开辟。因为没有创建哨兵结点，所以我们要判断头为空时的情况。

尾插后记得更新尾结点。

//入队
void QueuePush(Queue* pq, QDatatype x)
{
	assert(pq);
	QNode* newnode = (QNode*)malloc(sizeof(QNode));
	assert(newnode);
	newnode->data = x;
	newnode->next = NULL;
	if (pq->head == NULL)
	{
		assert(pq->tail==NULL);
		pq->head = pq->tail = newnode;
	}
	else
	{
		pq->tail->next = newnode;
		pq->tail = newnode;
	}
}

出队 ，对头操作

断言时还要判断队列是否为空，即assert(pq->head&&pq->tail);

这里要注意为什么判断的时head的next是否为空而不是直接判断head：

若队列只有一个结点时，此时head=tail，head指向next，head置空，但此时tail还指向原head的位置，会造成野指针的问题。

//出队
void QueuePop(Queue* pq)
{
	assert(pq);
	assert(pq->head&&pq->tail);
 
	if (pq->head->next==NULL)
	{
		free(pq->head);
		pq->head = pq->tail = NULL;
	}
	else
	{
		QNode* next = pq->head->next;
		free(pq->head);
		pq->head = next;
	}
}

判断是否为空 

当head和tail为空时返回true，否则返回false，直接return即可

//判断是否为空
bool QueueEmpty(Queue* pq)
{
	assert(pq);
	return pq->head == NULL&&pq->tail == NULL;
}

队列元素个数 

直接计数遍历返回即可，但是这样效率会降低。

优化：直接在定义队列时，在首尾指针下加入一个计数变量，初始化时置0，每次入队时++，出队时--，需要用到个数时直接返回即可。

//队列元素个数
size_t QueueSize(Queue* pq)
{
	assert(pq);
	QNode* cur = pq->head;
	size_t size = 0;
	while (cur)
	{
		size++;
		cur = cur->next;
	}
	return size;
}

队头元素和队尾元素

通过首尾指针直接访问结点元素即可。

//对头元素
QDatatype QueueFront(Queue* pq)
{
	assert(pq);
	assert(pq->head);
	return pq->head->data;
}
 
//队尾元素
QDatatype QueueBack(Queue* pq)
{
	assert(pq);
	assert(pq->tail);
	return pq->tail->data;
}

test.c测试

直接手动创建队列进行入队出队测试：

入队：1 2 3 4 5

出队预计：1 2 3 4 5

void TestQueue()
{
	Queue q;
	QueueInit(&q);
	QueuePush(&q,1);
	QueuePush(&q, 2);
	QueuePush(&q, 3);
	QueuePush(&q, 4);
	QueuePush(&q, 5);
	while (!QueueEmpty(&q))
	{
		printf("%d ",QueueFront(&q));
		QueuePop(&q);
	}
	printf("\n");
}

栈和队列运行对比

1 2 3 4 5

栈：    后进先出 5 4 3 2 1

队列：先进先出 1 2 3 4 5