【数据结构】实现队列-编程知识

【数据结构】实现队列

大家好，我是苏貝，本篇博客带大家了解队列，如果你觉得我写的还不错的话，可以给我一个赞👍吗，感谢❤️

一. 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，队列具有先进先出的性质。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

二. 队列的实现

队列的结构体

因为数组在头删的时候不方便，所以我们采用单链表来实现。

typedef int QDataType;typedef struct QueueNode
{struct Queue* next;QDataType val;
}QNode;typedef struct Queue
{QNode* phead;QNode* ptail;int size;
}Queue;

初始化

因为我们要对队列进行初始化，所以实参要传Queue类型变量的地址，用一级指针来接收。因为实参（Queue类型变量的地址）不可能为NULL，所以对它断言（下面的接口同理）。

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

销毁

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

队尾插入

插入前要创建一个新节点，插入时还要判断队列是否为空，若为空则让pq->phead = pq->ptail = newnode。若不为空则只让pq->ptail ->next= newnode，再pq->ptail=pq->ptail->next
注意不要忘记pq->size++

void QueuePush(Queue* pq, QDataType x)
{assert(pq);//创建一个新节点QNode* newnode = (QNode*)malloc(sizeof(QNode));if (newnode == NULL){perror("malloc fail");return;}newnode->val = x;newnode->next = NULL;//插入if (pq->phead == NULL){pq->ptail = pq->phead = newnode;}else{pq->ptail->next = newnode;pq->ptail = newnode;}pq->size++;
}

队头删除

删除时要保证队列里有元素，所以对pq->phead断言，下面的显示第一个/最后一个节点的值同理
注意：当队列里只有一个元素时，删除后pq->phead指向NULL没错，但是此时pq->ptail是野指针，所以也要将pq->ptail置为NULL。不要忘记pq->size- -

void QueuePop(Queue* pq)
{assert(pq);assert(pq->phead);Queue* next = pq->phead->next;free(pq->phead);pq->phead = next;if (pq->phead == NULL){pq->ptail = NULL;}pq->size--;
}

显示第一个节点的值

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

显示最后一个节点的值

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

是否为空

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

队列的大小

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

三. 模块化代码实现

Queue.h

#include<stdio.h>
#include<assert.h>
#include<stdbool.h>typedef int QDataType;typedef struct QueueNode
{struct Queue* next;QDataType val;
}QNode;typedef struct Queue
{QNode* phead;QNode* ptail;int size;
}Queue;//初始化
void QueueInit(Queue* pq);
//销毁
void QueueDestroy(Queue* pq);
//队尾插入
void QueuePush(Queue* pq, QDataType x);
//队头删除
void QueuePop(Queue* pq);
//显示第一个节点的值
QDataType QueueFront(Queue* pq);
//显示最后一个节点的值
QDataType QueueBack(Queue* pq);
//是否为空
bool QueueEmpty(Queue* pq);
//队列的大小
int QueueSize(Queue* pq);

Queue.c

#include"Queue.h"//初始化
void QueueInit(Queue* pq)
{assert(pq);pq->phead = NULL;pq->ptail = NULL;pq->size = 0;
}//销毁
void QueueDestroy(Queue* pq)
{assert(pq);while (pq->phead){QNode* next = pq->phead->next;free(pq->phead);pq->phead = next;}pq->ptail = NULL;pq->size = 0;
}//队尾插入
void QueuePush(Queue* pq, QDataType x)
{assert(pq);//创建一个新节点QNode* newnode = (QNode*)malloc(sizeof(QNode));if (newnode == NULL){perror("malloc fail");return;}newnode->val = x;newnode->next = NULL;//插入if (pq->phead == NULL){pq->ptail = pq->phead = newnode;}else{pq->ptail->next = newnode;pq->ptail = newnode;}pq->size++;
}//队头删除
void QueuePop(Queue* pq)
{assert(pq);assert(pq->phead);Queue* next = pq->phead->next;free(pq->phead);pq->phead = next;if (pq->phead == NULL){pq->ptail = NULL;}pq->size--;
}//显示第一个节点的值
QDataType QueueFront(Queue* pq)
{assert(pq);assert(pq->phead);return pq->phead->val;
}//显示最后一个节点的值
QDataType QueueBack(Queue* pq)
{assert(pq);assert(pq->phead);return pq->ptail->val;
}//是否为空
bool QueueEmpty(Queue* pq)
{assert(pq);return pq->phead == NULL;
}//队列的大小
int QueueSize(Queue* pq)
{assert(pq);return pq->size;
}

Test.c

#include"Queue.h"int main()
{Queue p;QueueInit(&p);QueuePush(&p, 1);QueuePush(&p, 2);QueuePush(&p, 3);QueuePush(&p, 4);QueuePush(&p, 5);while (!QueueEmpty(&p)){printf("%d ", QueueFront(&p));QueuePop(&p);}QueueDestroy(&p);return 0;
}