【算法与数据结构】 C语言实现单链表队列详解

news2024/9/30 1:27:43

请添加图片描述

文章目录

  • 📝队列
  • 🌠 数据结构设计
    • 🌉初始化队列函数
  • 🌠销毁队列函数
    • 🌉入队函数
  • 🌠出队函数
    • 🌉获取队首元素函数
  • 🌠获取队尾元素函数
    • 🌉 判断队列是否为空函数
    • 🌉获取队列大小函数
  • 🌠测试
    • 🌉 总源代码
  • 🚩总结

📝队列

前面我们学习了队列的顺序表的实现，本节将用单链表实现队列。
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。下面我们先复习一下队列的基本概念：
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
在这里插入图片描述
在这里插入图片描述

🌠 数据结构设计

首先，我们需要定义队列节点的数据结构和队列的数据结构：

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

// 定义队列节点数据结构
typedef int QDataType;//定义了一个新的数据类型 QDataType

typedef struct QueueNode 
{
    QDataType* data;//数据指针
    struct QueueNode* next;//指向下一个节点的指针。
} QNode;

当我们去定义队列的出队和入队时需要用到二级指针，这样传递指针的指针操作起来会有些繁琐，也不能更符合队列的逻辑结构，二级指针代码如下：

//入队列
void QueuePush(QNode** pphead, QNode** pptail);
//出队列
void QueuePop(QNode** pphead, QNode** pptail);

虽然使用指向指针的指针也可以实现队列的功能，但是使用结构体封装的方式更符合常见的数据结构和面向对象编程的思想，能够提高代码的可读性、可维护性和易用性。

// 定义队列数据结构
typedef struct Queue 
{
    QNode* phead;//指向队列的头节点（队首）
    QNode* ptail;//指向队列的尾节点（队尾）。
    int size;//表示队列中元素的数量。
} Queue;

对于队列这种数据结构，使用指向队列头部和尾部的指针以及队列大小的方式进行封装有以下好处：

  1. 封装性更好：

    • 使用 Queue 结构体将队列的头部指针、尾部指针和大小封装在一起，更符合面向对象编程的思想，提高了代码的封装性和可维护性。
    • 将队列的相关信息放在一个结构体中，使得对队列的操作更加直观和清晰，降低了出错的可能性。

  2. 操作更加直观：

    • 在进行队列操作时，使用 Queue 结构体可以直接通过 phead 和 ptail 指针来操作队列的头部和尾部，而无需传递指向指针的指针。这样使得代码更加清晰，不易出错。

  3. 提高代码的可读性和可维护性：

    • 使用 Queue 结构体可以将队列的相关信息集中在一起，使得代码更加清晰易读。
    • 在函数参数中传递 Queue* 类型的指针，比传递指向指针的指针更加直观和易懂，减少了理解代码的难度。

由于队列是先进先出，并且单向的，而头节点是哨兵位，要也可以不要也可以，本文没有用多出使用一个头节点。
在这里插入图片描述

🌉初始化队列函数

先确保传入的队列指针 pq 不为空，将队列的头指针、尾指针置为空，大小置为0。

void QueueInit(Queue* pq)
{
  assert(pq); // 断言队列指针是否为空
  pq->phead = NULL; // 初始化头节点指针为空
  pq->ptail = NULL; // 初始化尾节点指针为空  
  pq->size = 0; // 初始化队列大小为0
}

🌠销毁队列函数

首先断言队列指针是否为空，cur从头节点开始遍历队列，保存cur下一个节点的指针，释放cur节点内存，cur移到下一个节点，遍历完整个队列后,将头尾节点指针和大小都重置为初始状态

void QueueDestroy(Queue* pq) 
{

  assert(pq); // 断言队列指针是否为空
  QNode* cur = pq->phead; // cur指向队列头节点
  while (cur) 
  {  
    QNode* next = pq->phead->next; // 保存cur下一个节点的指针
    free(cur); // 释放cur节点内存
    cur = next; // cur指针移到下一个节点
  }
  pq->phead = pq->ptail = NULL; // 重置头尾节点指针为空
  pq->size = 0; // 重置队列大小为0

}

🌉入队函数

将新的数据 x 入队，要分配一个新的节点 newnode，将数据 x 存储在节点中。根据队列是否为空，将新节点连接到队列的尾部，并更新尾指针。如果队列为空，则同时更新头指针。
增加队列的大小。

void QueuePush(Queue* pq, QDataType* x) 
{
  assert(pq); // 断言队列指针是否为空
  QNode* newnode = (QNode*)malloc(sizeof(QNode)); // 申请新节点内存
  if (newnode == NULL) 
  { // 申请失败
    perror("malloc fail"); 
    return;
  }
  newnode->data = x; // 设置新节点数据
  newnode->next = NULL; // 设置新节点next指针为空

  if (pq->ptail)
  { // 如果队列不为空
    pq->ptail->next = newnode; // 尾节点指向新节点
    pq->ptail = newnode; // 更新尾节点指针
  } 
  else 
  { // 队列为空
    pq->phead = pq->ptail = newnode; // 头尾节点同时指向新节点
  }

  pq->size++; // 队列大小增加1

}

在这里插入图片描述

🌠出队函数

出队，即删除队列中的队首元素。首先检查队列是否为空，如果为空则直接返回。如果队列只有一个节点，则直接释放这个节点，同时将头尾指针置为空。如果队列有多个节点，则释放队首节点，并将头指针指向下一个节点。减小队列的大小。

void QueuePop(Queue* pq) 
{

  assert(pq); // 断言队列指针是否为空
  if (pq->phead == NULL) 
  			return; // 队列为空直接返回
  			
  assert(pq->phead != NULL); // 断言头节点不为空
  if (pq->phead->next == NULL)
   { // 队列只有一个节点
    free(pq->phead); // 释放头节点
    pq->phead = pq->ptail = NULL; // 头尾节点同时置空
  } 
  else 
  { // 队列有多个节点
    QNode* next = pq->phead->next; // 保存头节点的下一个节点
    free(pq->phead); // 释放头节点
    pq->phead = next; // 头节点指向下一个节点
  }

  pq->size--; // 队列大小减1

}

在这里插入图片描述

🌉获取队首元素函数

获取队列的队首元素，得首先确保队列不为空，然后返回队首节点中存储的数据。

QDataType QueueFront(Queue* pq)
 {
    assert(pq);
    assert(pq->phead != NULL);
    return pq->phead->data;
}

🌠获取队尾元素函数

获取队列的队尾元素，得首先确保队列不为空，然后返回队尾节点中存储的数据。

QDataType QueueBack(Queue* pq)
 {
    assert(pq);
    assert(pq->ptail != NULL);
    return pq->ptail->data;
}

🌉 判断队列是否为空函数

判断队列是否为空，通过检查队列的大小是否为0来确定队列是否为空。

bool QueueEmpty(Queue* pq) 
{
    assert(pq);
    return pq->size == 0;
}

🌉获取队列大小函数

获取队列的大小，即队列中元素的数量。

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

🌠测试

# define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include <stdio.h>
#include "Queue.h" 

int main() 
{
    Queue queue;
    QueueInit(&queue);

    printf("Queue is empty: %s\n", QueueEmpty(&queue) ? "true" : "false");

    printf("Pushing elements into the queue...\n");
    for (int i = 1; i <= 5; ++i) 
    {
        printf("Pushing %d\n", i);
        QueuePush(&queue, i);
    }

    printf("Queue size: %d\n", QueueSize(&queue));
    printf("Queue front: %d\n", QueueFront(&queue));
    printf("Queue back: %d\n", QueueBack(&queue));

    printf("Popping elements from the queue...\n");
    while (!QueueEmpty(&queue)) 
    {
        printf("Front: %d\n", QueueFront(&queue));
        QueuePop(&queue);
    }

    printf("Queue is empty: %s\n", QueueEmpty(&queue) ? "true" : "false");

    QueueDestroy(&queue);

    return 0;
}

代码效果图：
在这里插入图片描述

🌉 总源代码

Queue.c

#include "Queue.h"

void QueueInit(Queue* pq)
{
	assert(pq); // 断言队列指针是否为空
	pq->phead = NULL; // 初始化头节点指针为空
	pq->ptail = NULL; // 初始化尾节点指针为空  
	pq->size = 0; // 初始化队列大小为0
}

void QueueDestroy(Queue* pq)
{

	assert(pq); // 断言队列指针是否为空
	QNode* cur = pq->phead; // cur指向队列头节点
	while (cur)
	{
		QNode* next = pq->phead->next; // 保存cur下一个节点的指针
		free(cur); // 释放cur节点内存
		cur = next; // cur指针移到下一个节点
	}
	pq->phead = pq->ptail = NULL; // 重置头尾节点指针为空
	pq->size = 0; // 重置队列大小为0

}



void QueuePush(Queue* pq, QDataType* x)
{
	assert(pq); // 断言队列指针是否为空
	QNode* newnode = (QNode*)malloc(sizeof(QNode)); // 申请新节点内存
	if (newnode == NULL)
	{ // 申请失败
		perror("malloc fail");
		return;
	}
	newnode->data = x; // 设置新节点数据
	newnode->next = NULL; // 设置新节点next指针为空

	if (pq->ptail)
	{ // 如果队列不为空
		pq->ptail->next = newnode; // 尾节点指向新节点
		pq->ptail = newnode; // 更新尾节点指针
	}
	else
	{ // 队列为空
		pq->phead = pq->ptail = newnode; // 头尾节点同时指向新节点
	}

	pq->size++; // 队列大小增加1

}

//出队列
void QueuePop(Queue* pq)
{

	assert(pq); // 断言队列指针是否为空
	if (pq->phead == NULL)
		return; // 队列为空直接返回

	assert(pq->phead != NULL); // 断言头节点不为空
	if (pq->phead->next == NULL)
	{ // 队列只有一个节点
		free(pq->phead); // 释放头节点
		pq->phead = pq->ptail = NULL; // 头尾节点同时置空
	}
	else
	{ // 队列有多个节点
		QNode* next = pq->phead->next; // 保存头节点的下一个节点
		free(pq->phead); // 释放头节点
		pq->phead = next; // 头节点指向下一个节点
	}

	pq->size--; // 队列大小减1

}

QDataType QueueFront(Queue* pq)
{
	assert(pq);

	assert(pq->phead != NULL);

	return pq->phead->data;
}

QDataType QueueBack(Queue* pq)
{
	assert(pq);

	//暴力检查
	assert(pq->ptail != NULL);

	return pq->ptail->data;
}

bool QueueEmpty(Queue* pq)
{
	assert(pq);
	
	return pq->size == 0;
}

int QueueSize(Queue* pq)
{
	assert(pq);

	return pq->size;
}

🚩总结

请添加图片描述

本文来自互联网用户投稿，该文观点仅代表作者本人，不代表本站立场。本站仅提供信息存储空间服务，不拥有所有权，不承担相关法律责任。如若转载，请注明出处：http://www.coloradmin.cn/o/1540945.html

如若内容造成侵权/违法违规/事实不符，请联系多彩编程网进行投诉反馈，一经查实，立即删除！

相关文章

学习ReentrantLock 原理

学习ReentrantLock 原理

ReentrantLock 与 synchronized 锁的实现&#xff1a;synchronized 是 JVM 实现的&#xff0c;而 ReentrantLock 是 JDK 实现性能&#xff1a;新版本 Java 对 synchronized 进行了很多优化&#xff0c;synchronized 与 ReentrantLock 大致相同使用&#xff1a;ReentrantLock 需…
阅读更多...
tauri应用实现一键快速更新版本

tauri应用实现一键快速更新版本

tauri应用实现一键快速更新版本 创建一个项目 pnpm create tauri-app根据配置选择就可以 pnpm tauri dev启动项目 ##更新配置 打包配置在src-tauri/tauri.conf.json 修改打包命令 "bundle": {"active": true,"targets": "all",&qu…
阅读更多...
石子合并与果子合并：区间动态规划和贪心

石子合并与果子合并：区间动态规划和贪心

果子合并是如何将一堆果子合并起来所消耗体力最少&#xff0c;石子合并也是将一堆石子合并起来质量最小&#xff0c;但不同的是 石子合并只能相邻的两个合并 。本篇通过讲解这两个相似例题&#xff0c;来学习区间dp与贪心。 目录 石子合并&#xff1a; 题目&#xff1a; 思路…
阅读更多...
Dr4g0n

Dr4g0n

信息收集 # nmap -sn 192.168.56.0/24 -oN live.nmap Starting Nmap 7.94 ( https://nmap.org ) at 2024-03-04 08:52 CST Nmap scan report for 192.168.56.2 Host is up (0.00012s latency). MAC Address: 00:50:56:FE:B1:6F (VMware) Nmap scan report …
阅读更多...
【Redis】Redisson实现分布式锁

【Redis】Redisson实现分布式锁

Redisson是一个在Redis的基础上实现的Java驻内存数据网格&#xff08;In-Memory Data Grid&#xff09;。它不仅提供了一系列的分布式的Java常用对象&#xff0c;还提供了许多分布式服务&#xff0c;其中就包含了各种分布式锁的实现。 官网地址 GitHub地址 Redisson入门 1.引…
阅读更多...
docker安装ES7.1.1(单机版)+ik分词器+es-head可视化

docker安装ES7.1.1(单机版)+ik分词器+es-head可视化

系列文章目录 文章目录 系列文章目录前言 前言 前些天发现了一个巨牛的人工智能学习网站&#xff0c;通俗易懂&#xff0c;风趣幽默&#xff0c;忍不住分享一下给大家。点击跳转到网站&#xff0c;这篇文章男女通用&#xff0c;看懂了就去分享给你的码吧。 Elasticsearch 是一…
阅读更多...
海外媒体发稿：7款爆款标题生成器解析-华媒舍

海外媒体发稿：7款爆款标题生成器解析-华媒舍

科普文章是将科学知识普及给大众的一种方式&#xff0c;而一个引人入胜的标题往往是吸引读者的第一步。在科普领域中&#xff0c;标题的吸引力至关重要。以下将介绍7款风靡科普界的爆款标题生成器&#xff0c;帮助你创作出引人入胜的科普文章。 1. 情感引爆 情感是人类行为中的…
阅读更多...
卷积篇 | YOLOv8改进之主干网络中引入可变形卷积DConv

卷积篇 | YOLOv8改进之主干网络中引入可变形卷积DConv

前言：Hello大家好，我是小哥谈。可变形卷积模块是一种改进的卷积操作，它可以更好地适应物体的形状和尺寸，提高模型的鲁棒性。可变形卷积模块的实现方式是在标准卷积操作中增加一个偏移量offset，使卷积核能够在训练过程中扩展到更大的范围，从而实现对尺度、长宽比和旋转等各…
阅读更多...
QML 布局管理器之GridLayout 项目demo

QML 布局管理器之GridLayout 项目demo

一.气体控制效果图 二.界面布局代码实现 //DottedLline.qml 虚线绘制 import QtQuick 2.12 import QtQuick.Shapes 1.12Shape {id:canvaswidth: parent.widthheight: parent.heightShapePath{strokeStyle: ShapePath.DashLinestartX: 8startY: 10dashPattern: [1, 3]PathLine{…
阅读更多...
多线程和线程同步

多线程和线程同步

文章目录 进程和线程线程的操作线程创建线程退出线程回收线程分离线程取消和ID比较 线程同步互斥锁死锁读写锁条件变量信号量 进程和线程 线程是轻量级的进程&#xff0c;在Linux环境下线程的本质还是进程。 在计算机上运行的程序是一组指令及指令参数的组合&#xff0c;指令按…
阅读更多...
Web前端-JS

Web前端-JS

JavaScript&#xff0c;简称js&#xff1a;负责网页的行为&#xff08;交互效果&#xff09;。是一门跨平台&#xff0c;面向对象的脚本语言&#xff08;编写出来的语言不需要编译&#xff0c;通过浏览器的解释就可以运行&#xff09; JS引入方式 1.内嵌样式 这样打开页面就会…
阅读更多...
毕业答辩PPT模板涵盖多种风格，包括母版的设计及主题色的设计

毕业答辩PPT模板涵盖多种风格，包括母版的设计及主题色的设计

毕业答辩PPT模板涵盖多种风格&#xff0c;包括母版的设计及主题色的设计 前言一两个页面的展示研究内容主题概述主题内容一&#xff1a;主要面向三点研究内容主题内容二&#xff1a;主要面向两点研究内容主题内容三&#xff1a;主要面向包含应用开发的研究 前言 之前做了有关开…
阅读更多...
Oracle Data Guard部署

Oracle Data Guard部署

Oracle的主备DG搭建 1. 修改主机名,同步时间 主库IP&#xff1a;192.168.100.137 备库IP&#xff1a;192.168.100.138配置主机名(主库) Hostname zygjpdb vim /etc/hosts 192.168.100.137 zygjpdb 192.168.100.138 zygjsdbvim /etc/sysconfig/network HOSTNAMEzygjpdb ------…
阅读更多...
电脑如何关闭自启动应用？cmd一招解决问题

电脑如何关闭自启动应用？cmd一招解决问题

很多小伙伴说电脑刚开机就卡的和定格动画似的&#xff0c;cmd一招解决问题&#xff1a; CtrlR打开cmd,输入&#xff1a;msconfig 进入到这个界面&#xff1a; 点击启动&#xff1a; 打开任务管理器&#xff0c;禁用不要的自启动应用就ok了
阅读更多...
机器学习算法那些事 | 使用Transformer模型进行时间序列预测实战

机器学习算法那些事 | 使用Transformer模型进行时间序列预测实战

本文来源公众号“机器学习算法那些事”&#xff0c;仅用于学术分享&#xff0c;侵权删&#xff0c;干货满满。 原文链接&#xff1a;使用Transformer模型进行时间序列预测实战 时间序列预测是一个经久不衰的主题&#xff0c;受自然语言处理领域的成功启发&#xff0c;transfo…
阅读更多...
C语言分支和循环

C语言分支和循环

目录 一.分支 一.if 二.if else 三.if else嵌套 四.else if 五.switch语句 二.循环 一.while (do while&#xff09;break : 二.for函数&#xff1a; 三.goto语句: 四.猜数字: 一.分支 一.if if要条件为真才执行为假不执行而且if只能执行后面第一条如果要执行多条就…
阅读更多...
Java基础之关键字instanceof(七)

Java基础之关键字instanceof(七)

简介&#xff1a; CSDN博客专家&#xff0c;专注Android/Linux系统&#xff0c;分享多mic语音方案、音视频、编解码等技术&#xff0c;与大家一起成长&#xff01; 优质专栏&#xff1a;Audio工程师进阶系列【原创干货持续更新中……】&#x1f680; 优质专栏&#xff1a;多媒…
阅读更多...
【C语言】linux内核pci_iomap

【C语言】linux内核pci_iomap

一、pci_iomap /** pci_iomap 是一个用于映射 PCI 设备的 BAR&#xff08;Base Address Register&#xff0c;基地址寄存器&#xff09;的函数。* 此函数返回指向内存映射 IO 的指针&#xff0c;用于直接访问 PCI 设备的内存或 I/O 空间。* * 参数:* dev - 指向pci_dev结构的指…
阅读更多...
Android Jetpack Compose基础之组件的帧渲染

Android Jetpack Compose基础之组件的帧渲染

Android Jetpack Compose基础之组件的帧渲染 组合布局LayoutModifier示例 LayoutCompsable示例 绘制CanvasDrawModifierDrawModifier-drawWithContent示例 DrawModifier-drawBehind源码示例 DrawModifier-drawWithCache源码示例 拓展Modifier.graphicsLayer Android View 系统&…
阅读更多...
0基础 三个月掌握C语言（13）-下

0基础 三个月掌握C语言（13）-下

数据在内存中的存储 浮点数在内存中的存储 常见的浮点数&#xff1a;3.141592、1E10等 浮点数家族包括&#xff1a;float、double、long double类型 浮点数表示的范围&#xff1a;在float.h中定义 练习 关于&#xff08;float*)&n&#xff1a; &n&#xff1a;这是一…
阅读更多...
推荐文章
最新文章

Copyright @ 2022~2023