【数据结构】 链队列的基本操作 （C语言版）

目录

一、链队列

1、链栈的定义：

2、链栈的优缺点：

二、链队列的基本操作算法（C语言）    

1、宏定义

  2、创建结构体

3、链栈的初始化 

4、链队列的入队 

5、链队列的出队

6、取链队列的对头元素

7、链队列的销毁

8、链队列的清空

9、判断链队列是否为空

10、求队列长度

 11、遍历队列元素

三、链队列的基本操作完整代码（C语言）

  四、运行结果

一、链队列

1、链栈的定义：

链队列是一种线性数据结构，采用链表来实现队列的操作。链队列具有队头指针和队尾指针，用于指示队列元素所在的位置。链队列只允许在队尾插入元素，在队头删除元素，符合先进先出（First In First Out，FIFO）的原则。

2、链栈的优缺点：

链队列的优点：

  1. 动态分配空间：链队列使用链表实现，可动态分配和释放空间。因此，不需要预先分配大量存储空间，可以根据实际需求进行空间分配。
  2. 无需移动元素：相比普通队列，链队列在删除元素时无需移动大量元素，只需修改指针即可。这使得链队列在处理大规模数据时具有更高的效率。
  3. 适合处理用户排队等待的情况：链队列适用于处理用户排队等待的情况，例如银行排队、网络请求等。通过链队列，可以快速地插入新用户和删除已处理的用户。

链队列的缺点：

  1. 需要额外的存储空间：为了实现链表结构，链队列需要额外的存储空间来维护指针和节点。这会增加存储空间的消耗。
  2. 插入和删除操作可能引起内存分配和释放：在链队列中插入和删除元素时，可能需要动态分配和释放内存。这会增加操作的时间复杂度，并可能引起内存碎片化问题。
  3. 无法充分利用连续空间的优势：链表结构使得链队列无法像数组一样充分利用连续空间的优势，这会影响空间利用率和访问速度。

二、链队列的基本操作算法（C语言）    

1、宏定义
#define OK 1
#define ERROR 0
#define OVERFLOW -1#define MAXSIZE 100typedef int QElemtype;
typedef int Status;
  2、创建结构体
//创建结构体
typedef struct QNode {QElemtype data;struct QNode *next;
} QNode, *QueuePtr;typedef struct {QueuePtr front;QueuePtr rear;
} LinkQueue;
3、链栈的初始化 
//链队列的初始化
Status InitQueue(LinkQueue &Q) {Q.front = Q.rear = (QueuePtr) malloc(sizeof(QNode));if (!Q.front) {exit(OVERFLOW);}Q.front->next = NULL;return OK;
}
4、链队列的入队 
//链队列的入队 
Status EnQueue(LinkQueue &Q, QElemtype e) {QueuePtr p = (QueuePtr) malloc(sizeof(QNode));if (!p) {exit(OVERFLOW);}p->data = e;p->next = NULL;Q.rear->next = p;Q.rear = p;return OK;
}
5、链队列的出队
//链队列的出队
Status DeQueue(LinkQueue &Q, QElemtype &e) {if (Q.front == Q.rear) {return ERROR;}QueuePtr p = Q.front->next;e = p->data;Q.front->next = p->next;if (Q.rear == p) {Q.rear = Q.front;}delete p;return OK;}
6、取链队列的对头元素
//取链列的对头元素 
Status GetQueueHead(LinkQueue &Q, QElemtype &e) {if (Q.front == Q.rear) {return ERROR;}e = Q.front->next->data;return OK;}
7、链队列的销毁
//队列的销毁
Status DestoryQueue(LinkQueue &Q) {while (Q.front) {Q.rear = Q.front->next;delete (Q.front);Q.front = Q.rear;}
//    printf("销毁成功！");return OK;
}
8、链队列的清空
//清空
Status ClearQueue(LinkQueue &Q) {Q.rear = Q.front->next;while (Q.front->next) {Q.rear = Q.rear->next;delete (Q.front->next);Q.front->next = Q.rear;}Q.rear = Q.front;
//    printf("清空成功！");return OK;
}
9、判断链队列是否为空
//判断是否为空
Status QueueEmpty(LinkQueue &Q) {if (Q.front == Q.rear) {
//        printf("队列为空！\n");return true;} else {return false;}
//    printf("该队列不为空！");
}
10、求队列长度
//求队列长度
Status QueueLength(LinkQueue Q) {int i = 0;while (Q.front != Q.rear) {i++;Q.front = Q.front->next;}
//    printf("该队列长度为：%d", i);return i;
}
 11、遍历队列元素
//遍历队列
Status QueueTraverse(LinkQueue Q) {QNode *p;if (Q.front == Q.rear) {return ERROR;}p = Q.front->next;//存储头元素printf("从队头依次读出该队列中的元素值为: ");while (p != NULL) {printf("%d ", p->data);p = p->next;}printf("\n");return OK;
}

三、链队列的基本操作完整代码（C语言）

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>#define OK 1
#define ERROR 0
#define OVERFLOW -1#define MAXSIZE 100typedef int QElemtype;
typedef int Status;//创建结构体
typedef struct QNode {QElemtype data;struct QNode *next;
} QNode, *QueuePtr;typedef struct {QueuePtr front;QueuePtr rear;
} LinkQueue;//链队列的初始化
Status InitQueue(LinkQueue &Q) {Q.front = Q.rear = (QueuePtr) malloc(sizeof(QNode));if (!Q.front) {exit(OVERFLOW);}Q.front->next = NULL;return OK;
}//链队列的入队 
Status EnQueue(LinkQueue &Q, QElemtype e) {QueuePtr p = (QueuePtr) malloc(sizeof(QNode));if (!p) {exit(OVERFLOW);}p->data = e;p->next = NULL;Q.rear->next = p;Q.rear = p;return OK;
}//链队列的出队
Status DeQueue(LinkQueue &Q, QElemtype &e) {if (Q.front == Q.rear) {return ERROR;}QueuePtr p = Q.front->next;e = p->data;Q.front->next = p->next;if (Q.rear == p) {Q.rear = Q.front;}delete p;return OK;}//取链列的对头元素 
Status GetQueueHead(LinkQueue &Q, QElemtype &e) {if (Q.front == Q.rear) {return ERROR;}e = Q.front->next->data;return OK;}//队列的销毁
Status DestoryQueue(LinkQueue &Q) {while (Q.front) {Q.rear = Q.front->next;delete (Q.front);Q.front = Q.rear;}
//    printf("销毁成功！");return OK;
}//清空
Status ClearQueue(LinkQueue &Q) {Q.rear = Q.front->next;while (Q.front->next) {Q.rear = Q.rear->next;delete (Q.front->next);Q.front->next = Q.rear;}Q.rear = Q.front;
//    printf("清空成功！");return OK;
}//判断是否为空
Status QueueEmpty(LinkQueue &Q) {if (Q.front == Q.rear) {
//        printf("队列为空！\n");return true;} else {return false;}
//    printf("该队列不为空！");
}//求队列长度
Status QueueLength(LinkQueue Q) {int i = 0;while (Q.front != Q.rear) {i++;Q.front = Q.front->next;}
//    printf("该队列长度为：%d", i);return i;
}//遍历队列
Status QueueTraverse(LinkQueue Q) {QNode *p;if (Q.front == Q.rear) {return ERROR;}p = Q.front->next;//存储头元素printf("从队头依次读出该队列中的元素值为: ");while (p != NULL) {printf("%d ", p->data);p = p->next;}printf("\n");return OK;
}//功能菜单列表
void show_help() {printf("******* 功能菜单列表 *******\n");printf("1----入队------------------\n");printf("2----求链队列长度----------\n");printf("3----出队------------------\n");printf("4----取队头元素-------------\n");printf("5----清空循环队列-----------\n");printf("6----销毁循环队列-----------\n");printf("7----判断循环队列是否为空-----\n");printf("8----批量插入元素------------\n");printf("9----显示队列元素------------\n");printf("10----退出------------------\n\n");
}//主函数
int main() {LinkQueue LQ;Status reIn = InitQueue(LQ);if (reIn == OK) {printf("链队列初始时成功  \n");} else {printf("链队列初始时失败 \n");}while (1) {//功能菜单列表show_help();int flag;printf("请输入所需的功能编号：\n");scanf("%d", &flag);switch (flag) {case 1: {//入队Status EnQueueindex;printf("请输入插入元素(请在英文状态下输入例如:1): \n");scanf("%d", &EnQueueindex);Status rEnQueue = EnQueue(LQ, EnQueueindex);if (rEnQueue == OK) {printf("向链队列入队%d成功！\n", EnQueueindex);} else {printf("向链队列入队失败！\n");}}break;case 2: {//求链队列的长度int length = QueueLength(LQ);printf("链队列的长度为:%d。 \n\n", length);}break;case 3: {//出队QElemtype DeElem;Status DeEn = DeQueue(LQ, DeElem);if (DeEn == OK) {printf("从链队列中出队成功，出队的元素为 %d! \n", DeElem);} else {printf("从链队列中出队失败！\n");}}break;case 4: {//求队头元素QElemtype getEl;Status reGet = GetQueueHead(LQ, getEl);if (reGet == OK) {printf("从链队列中取对头元素成功，队头元素为:%d! \n", getEl);} else {printf("从链队列中取对头元素成功 \n");}}break;case 5: { //清空Status rClearStack = ClearQueue(LQ);if (rClearStack == OK) {printf("链队列清空成功！\n");} else {printf("链队列清空失败！\n");}}break;case 6: {//销毁Status rDestroyStack = DestoryQueue(LQ);if (rDestroyStack == OK) {printf("链队列销毁成功！\n");} else {printf("链队列销毁失败！\n");}}break;case 7: {///判空Status ClearStatus = QueueEmpty(LQ);if (ClearStatus == true) {printf("链队列为空！\n\n");} else {printf("链队列不为空！\n\n");}}break;case 8: {//批量插入int on;printf("请输入想要插入的元素个数：\n");scanf("%d", &on);QElemtype array[on];for (int i = 1; i <= on; i++) {printf("向链队列第%d个位置插入元素为:", i);scanf("%d", &array[i]);}for (int i = 1; i <= on; i++) {Status InsertStatus = EnQueue(LQ, array[i]);if (InsertStatus == OK) {printf("向链队列第%d个位置插入元素%d成功！\n", i, array[i]);} else {printf("向链队列第%d个位置插入元素%d失败！\n", i, array[i]);}}}break;case 9: {//输出链表元素QueueTraverse(LQ);
//                printf("\n");}break;case 10: {//退出程序return 0;}break;default: {printf("输入错误，无此功能，请检查输入:\n\n");}}}return 1;
}

  四、运行结果

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