数据结构 | 队列的实现

文章目录

数据结构 | 队列的实现
- 队列的概念及结构
- 队列的实现
- 队列的实现
- - 头文件，需要实现的接口
- Queue.h
- - 初始化队列
  - 队尾入队列【重点】
  - 队头出队列【重点】
  - 获取队列头部元素
  - 获取队列队尾元素
  - 获取队列中有效元素个数
  - 检测队列是否为空
  - 销毁队列
- Queue.c

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

在这里插入图片描述

队列的实现

队列也可以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，出队列在数组头上出数据，效率会比较低。

在这里插入图片描述

队列的实现

头文件，需要实现的接口

Queue.h

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

typedef int QDataType;

typedef struct QListNode
{
	QDataType val;
	struct QListNode* next;
}QNode;
// 队列的结构
typedef struct Queue
{
	QNode* phead;
	QNode* ptail;
	QDataType size;
}Queue;
// 初始化队列
void QueueInit(Queue* pq);
// 队尾入队列
void QueuePush(Queue* pq, QDataType x);
// 队头出队列
void QueuePop(Queue* pq);
// 获取队列头部元素
QDataType QueueFront(Queue* pq);
// 获取队列队尾元素
QDataType QueueBack(Queue* pq);
// 获取队列中有效元素个数
int QueueSize(Queue* pq);
// 检测队列是否为空，如果为空返回非零结果，如果非空返回0
int QueueEmpty(Queue* pq);
// 销毁队列
void QueueDestroy(Queue* pq);

初始化队列

void QueueInit(Queue* pq)
{
	assert(pq);
	pq->phead = pq->ptail = NULL;
	pq->size = 0;
}

队尾入队列【重点】

void QueuePush(Queue* pq, QDataType x)
{
	assert(pq);
	QNode* newnode = (QNode*)malloc(sizeof(QNode));
	if (newnode == NULL)
	{
		perror("malloc fail!\n");
		return;
	}
	
	newnode->val = x;
	newnode->next = NULL;

	if (pq->ptail == NULL)
	{
		pq->phead = pq->ptail = newnode;
	}
	else
	{
		pq->ptail->next = newnode;
		pq->ptail = newnode;
	}
	pq->size++;
}

队头出队列【重点】

void QueuePop(Queue* pq)
{
	assert(pq);
	assert(pq->phead);
	QNode* del = pq->phead;
	pq->phead = pq->phead->next;
	free(del);
	del = NULL;

	if (pq->phead == NULL)
		pq->ptail = NULL;
	pq->size--;
}

获取队列头部元素

QDataType QueueFront(Queue* pq)
{
	assert(pq);
	assert(pq->ptail);
	return pq->phead->val;
}

获取队列队尾元素

QDataType QueueBack(Queue* pq)
{
	assert(pq);
	assert(pq->ptail);
	return pq->ptail->val;
}

获取队列中有效元素个数

int QueueSize(Queue* pq)
{
	assert(pq);
	assert(pq->ptail);
	return pq->size;
}

检测队列是否为空

int QueueEmpty(Queue* pq)
{
	assert(pq);
	return pq->phead == 0;
}

销毁队列

void QueueDestroy(Queue* pq)
{
	assert(pq);
	QNode* cur = pq->phead;
	while (cur != NULL)
	{
		QNode* next = cur->next;
		free(next);
		cur = next;
	}
	pq->phead = pq->ptail = NULL;
	pq->size = 0;
}

Queue.c

#include"Queue.h"

// 初始化队列
void QueueInit(Queue* pq)
{
	assert(pq);
	pq->phead = pq->ptail = NULL;
	pq->size = 0;
}
// 队尾入队列
void QueuePush(Queue* pq, QDataType x)
{
	assert(pq);
	QNode* newnode = (QNode*)malloc(sizeof(QNode));
	if (newnode == NULL)
	{
		perror("malloc fail!\n");
		return;
	}
	
	newnode->val = x;
	newnode->next = NULL;

	if (pq->ptail == NULL)
	{
		pq->phead = pq->ptail = newnode;
	}
	else
	{
		pq->ptail->next = newnode;
		pq->ptail = newnode;
	}
	pq->size++;
}
// 队头出队列
void QueuePop(Queue* pq)
{
	assert(pq);
	assert(pq->phead);
	QNode* del = pq->phead;
	pq->phead = pq->phead->next;
	free(del);
	del = NULL;

	if (pq->phead == NULL)
		pq->ptail = NULL;
	pq->size--;
}
// 获取队列头部元素
QDataType QueueFront(Queue* pq)
{
	assert(pq);
	assert(pq->ptail);
	return pq->phead->val;
}
// 获取队列队尾元素
QDataType QueueBack(Queue* pq)
{
	assert(pq);
	assert(pq->ptail);
	return pq->ptail->val;
}
// 获取队列中有效元素个数
int QueueSize(Queue* pq)
{
	assert(pq);
	assert(pq->ptail);
	return pq->size;
}
// 检测队列是否为空，如果为空返回非零结果，如果非空返回0
int QueueEmpty(Queue* pq)
{
	assert(pq);
	return pq->phead == 0;
}
// 销毁队列
void QueueDestroy(Queue* pq)
{
	assert(pq);
	QNode* cur = pq->phead;
	while (cur != NULL)
	{
		QNode* next = cur->next;
		free(next);
		cur = next;
	}
	pq->phead = pq->ptail = NULL;
	pq->size = 0;
}