数据结构——队列
- 一、队列的概念
- 二、队列的实现方式
- 三、队列所需要的接口
- 四、接口的详细实现
- 4.1初始化
- 4.2销毁
- 4.3入队
- 4.5出队
- 4.6获取队头元素
- 4.7获取队尾元素
- 4.8获取队列元素个数
- 4.9判空
- 五、完整代码
- 5.1Queue.h
- 5.2Queue.c
- 5.3test.c
一、队列的概念
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。
二、队列的实现方式
队列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。
三、队列所需要的接口
//初始化
void QueueInit(Queue* pq);
//销毁
void QueueDestory(Queue* pq);
//入队
void QueuePush(Queue* pq, Queuedatatype x);
//出队
void QueuePop(Queue* pq);
//获取队头元素
Queuedatatype QueueFront(Queue* pq);
//获取队尾元素
Queuedatatype QueueBack(Queue* pq);
//获取队列元素个数
int Queuesize(Queue* pq);
//判空
bool QueueEmpty(Queue* pq);
四、接口的详细实现
4.1初始化
初始化：我们需要将pq->phead和pq->ptail都置为NULL，并且将pq->size置为0；
oid QueueInit(Queue* pq)
{
assert(pq);
pq->phead = NULL;
pq->ptail = NULL;
pq->size = 0;
}
4.2销毁
销毁：首先定义一个cur指针保存头节点phead的地址，接下来利用cur!=NULL使得循环往下走，在循环内定义一个next的指针来更新地址，并且用free来释放内存，出循环后，将pq->phead,pq->ptail都置为NULL,并且将pq->size置为0。
void QueueDestory(Queue* pq)
{
assert(pq);
Queuenode* cur = pq->phead;
while (cur)
{
Queue* next = cur->next;
free(cur);
cur = next;
}
pq->phead = pq->ptail = NULL;
pq->size = 0;
}
4.3入队
入队：入队有两种情况。第一种，队内无其他元素；第二种，队内有其他元素。
①、队内无其他元素：直接让pq->phead = pq->ptail = newnode;
②、队内有其它元素：如果队列不为NULL,我们需要让pq->ptail->next指向newnode,并且最后再让pq->ptail指向newnode.
oid QueuePush(Queue* pq, Queuedatatype x)
{
assert(pq);
Queuenode* newnode = (Queuenode*)malloc(sizeof(Queuenode));
if (newnode == NULL)
{
perror("malloc fail");
return;
}
newnode->data = x;
newnode->next = NULL;
//队内无其它元素
if (pq->phead == NULL)
{
assert(pq->ptail == NULL);
pq->phead = pq->ptail = newnode;
}
else
{
//链接
pq->ptail->next = newnode;
pq->ptail = newnode;
}
pq->size++;
}
4.5出队
出队：出队列大体上分为两种情况：有节点和无节点。
①、如果队列中没有节点，就不能进行出队操作，我们这时可以用assert(!QueueEmpty(pq)); 来进行判断。
②、队列中有节点时，又可以分为一个节点和多个节点之分，如果队列中只有一个节点时，我们直接用free 置空；如果队列中有多个节点时，首先、创建一个next用来保存phead的下一个节点的地址，我们free(phead)，再让phead等于我们的next。
// 出队
void QueuePop(Queue * pq)
{
assert(pq);
assert(!QueueEmpty(pq));
//一个节点
if (pq->phead->next == NULL)
{
free(pq->phead);
pq->phead = pq->ptail=NULL;
}
//多个节点
else
{
//头删
Queuenode* next = pq->phead->next;
free(pq->phead);
pq->phead = next;
}
pq->size--;
}
4.6获取队头元素
//获取队头元素
Queuedatatype QueueFront(Queue* pq)
{
assert(pq);
return pq->phead->data;
}
4.7获取队尾元素
//获取队尾元素
Queuedatatype QueueBack(Queue* pq)
{
assert(pq);
return pq->ptail->data;
}
4.8获取队列元素个数
//获取队列元素个数
int Queuesize(Queue* pq)
{
assert(pq);
return pq->size;
}
4.9判空
如果pq->size==0时，便证明队列为NULL。
//判空
bool QueueEmpty(Queue* pq)
{
assert(pq);
return pq->size == 0;
}
五、完整代码
5.1Queue.h
#pragma once
#include<stdio.h>
#include<assert.h>
#include<stdlib.h>
#include<stdbool.h>
typedef int Queuedatatype;
//定义队列结构
typedef struct Queuenode
{
struct Queuenode* next;
Queuedatatype data;
}Queuenode;
typedef struct Queue
{
Queuenode* phead;
Queuenode* ptail;
int size;
}Queue;
//初始化
void QueueInit(Queue* pq);
//销毁
void QueueDestory(Queue* pq);
//入队
void QueuePush(Queue* pq, Queuedatatype x);
//出队
void QueuePop(Queue* pq);
//获取队头元素
Queuedatatype QueueFront(Queue* pq);
//获取队尾元素
Queuedatatype QueueBack(Queue* pq);
//获取队列元素个数
int Queuesize(Queue* pq);
//判空
bool QueueEmpty(Queue* pq);
5.2Queue.c
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include"Queue.h"
//初始化
void QueueInit(Queue* pq)
{
assert(pq);
pq->phead = NULL;
pq->ptail = NULL;
pq->size = 0;
}
//销毁
void QueueDestory(Queue* pq)
{
assert(pq);
Queuenode* cur = pq->phead;
while (cur)
{
Queue* next = cur->next;
free(cur);
cur = next;
}
pq->phead = pq->ptail = NULL;
pq->size = 0;
}
//入队
void QueuePush(Queue* pq, Queuedatatype x)
{
assert(pq);
Queuenode* newnode = (Queuenode*)malloc(sizeof(Queuenode));
if (newnode == NULL)
{
perror("malloc fail");
return;
}
newnode->data = x;
newnode->next = NULL;
if (pq->phead == NULL)
{
assert(pq->ptail == NULL);
pq->phead = pq->ptail = newnode;
}
//链接
pq->ptail->next = newnode;
pq->ptail = newnode;
pq->size++;
}
// 出队
void QueuePop(Queue * pq)
{
assert(pq);
assert(!QueueEmpty(pq));
//一个节点
if (pq->phead->next == NULL)
{
free(pq->phead);
pq->phead = pq->ptail=NULL;
}
//多个节点
else
{
//头删
Queuenode* next = pq->phead->next;
free(pq->phead);
pq->phead = next;
}
pq->size--;
}
//获取队头元素
Queuedatatype QueueFront(Queue* pq)
{
assert(pq);
return pq->phead->data;
}
//获取队尾元素
Queuedatatype QueueBack(Queue* pq)
{
assert(pq);
return pq->ptail->data;
}
//获取队列元素个数
int Queuesize(Queue* pq)
{
assert(pq);
return pq->size;
}
//判空
bool QueueEmpty(Queue* pq)
{
assert(pq);
return pq->size == 0;
}
5.3test.c
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include"Queue.h"
void test1()
{
Queue q;
QueueInit(&q);
QueuePush(&q, 1);
QueuePush(&q, 2);
QueuePush(&q, 3);
QueuePush(&q, 4);
printf("Size:%d\n", Queuesize(&q));
while (!QueueEmpty(&q))
{
printf("%d ", QueueFront(&q));
QueuePop(&q);
}
}
int main()
{
test1();
return 0;
}
