C语言/数据结构——队列的实现

一.前言

今天我们来聊一聊数据结构的一部分——队列。今天我们主要涉及队列的基本概念结构，以及队列的基本实现。

二.正文

1.1队列

1.12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

1.13队列的实现

队列也可以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，出队列在数组头上出数据，效率会比较低。下面是我学习过程中老师的课件图表：

我们使用单链表实现队列的过程，就像我们之前所分享——单链表实现数据的增删查改

差不多。有兴趣的小伙伴可以了解一下：https://blog.csdn.net/yiqingaa/article/details/138206746?spm=1001.2014.3001.5501

不过和单链表实现数据的增删查改不同的是，这里我们又多定义了一个结构体，用来存放链表的头/尾指针，以及节点个数。

这样设计的好处是：我们不需要使用二级指针，而且也不用传太多的参数。

struct Queue
{
	QNode* phead;
	QNode* ptail;
	int size;
};

其他的内容就没有过多改动。

Queue.h

#pragma once
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<assert.h>
#include<stdbool.h>
typedef int QDataType;
struct QueueNode
{
	struct QueueNode* next;
	QDataType val;
};
typedef struct QueueNode QNode;
struct Queue
{
	QNode* phead;
	QNode* ptail;
	int size;
};
typedef struct Queue Queue;
void QueueInit(Queue* ps);//队列的初始化
void QueueDestroy(Queue* ps);//队列的销毁

void QueuePush(Queue* ps,QDataType x);//队尾插入数据
void QueuePop(Queue* ps);//对头删除数据

QDataType QueueFront(Queue* ps);//取队头数据
QDataType QueueBack(Queue* ps);//取队尾数据

int QueueSize(Queue* ps);//测量队列的元素个数
bool QueueEmoty(Queue* ps);//判断队列是否为空

Queue.c

#include"Queue.h"
void QueueInit(Queue* ps)//队列的初始化
{
	assert(ps);
	ps->ptail=ps->phead = NULL;
	ps->size = 0;
}
void QueuePush(Queue* ps,QDataType x)//队尾的插入
{
	assert(ps);
	QNode* newnode = (QNode*)malloc(sizeof(QNode));
	if (newnode == NULL)
	{
		perror("malloc fail!");
			return;
	}
	newnode->next = NULL;
	newnode->val = x;
	if (ps->phead == NULL)
	{
		ps->phead = ps->ptail = newnode;
	}
	else
	{
		ps->ptail->next = newnode;
		ps->ptail = newnode;
	}
	ps->size++;
}
void QueuePop(Queue* ps)//队头的删除
{
	assert(ps);
	assert(ps->size != 0);
	if (ps->phead == ps->ptail)
	{
		ps->phead = ps->phead->next;
		free(ps->ptail);
		ps->ptail = NULL;
	}
	else
	{
		QNode* newhead = ps->phead;
		ps->phead = ps->phead->next;
		free(newhead);
		newhead = NULL;
	}
	ps->size--;
}
QDataType QueueFront(Queue* ps)//取出队头数据
{
	assert(ps);
	assert(ps->size != 0);
	return ps->phead->val;
}
QDataType QueueBack(Queue* ps)//取出队尾数据
{
	assert(ps);
	assert(ps->size != 0);
	return ps->ptail->val;
}
int QueueSize(Queue* ps)//测量队列数据个数
{
	assert(ps);
	return ps->size;
}
bool QueueEmoty(Queue* ps)//判断队列是否为空
{
	assert(ps);
	if (ps->phead == NULL)
	{
		return true;
	}
	return false;
}
void QueueDestroy(Queue* ps)//销毁队列
{
	assert(ps);
	QNode* pcur = ps->phead;
	QNode* pnext = pcur->next;
	while (pnext)
	{
		free(pcur);
		pcur = pnext;
		pnext = pnext->next;
	}
	free(pcur);
	ps->size = 0;
	ps->phead = NULL;
	ps->ptail = NULL;
}

test.c

#include"Queue.h"
void test01()
{
	Queue s;
	QueueInit(&s);
	QueuePush(&s,1);
	QueuePush(&s,2);
	QueuePush(&s,3);
	QueuePush(&s,4);
	QueueDestroy(&s);
	//QueuePop(&s);
	//QueuePop(&s);
	//QueuePop(&s);
	//QueuePop(&s);
	printf("%d\n", QueueFront(&s));
	printf("%d\n", QueueBack(&s));
}
int main()
{
	test01();
	return 0;
}

值得注意的是：test.c只是我在测试函数功能时创建的。小伙伴们自行看看即可。