04 链式队列的实现

news2025/1/17 14:00:32

带头节点的链式队列：

初始化：rear和front指针都指向头节点
入队：向rear指向的节点后插入新节点，并让rear指针移动指向新的队尾节点
出队：front指针始终指向头节点，即删除头节点后一个节点；最后一个节点删除需要让rear指针和front指针同时指向头节点，即恢复初始化后的样子
队空判断：rear = front
最后一个元素判断：front->next = rear
（C语言语法应该是 rear和front前面加上’.'运算符,以下都省略掉了）

不带头节点的链式队列：

初始化：rear=front=NULL
入队：第一个节点插入需要额外考虑(rear和front指针指向队头元素)，之后节点插入和带头结点一样
出队：不同于带头节点，出队时需要让front指针后移，并free掉删除的那个节点；最后一个节点删除需要让front和rear指针都指向NULL
队空判断：rear=front=NULL
最后一个元素判断：front->next=NULL(或者是rear=front)

CODE

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

// 2.2 链式队列
// 链式栈可以完全借用单链表结构，它是操作首先的单链表，及只能在头部位置进行操作。
// 对于链式队列，需要有两个指针，不管入队、出队，front指针不需要移动，在出队时，rear指针需要移动


// 结构体
// 链式队列在单链表的基础上加了rear和front指针，使用rear和front指针进行一系列操做
typedef struct LNode{
    int data;
    LNode *next;
}LNode,*LinkList;

typedef struct LinkQueue{
    LNode *front;
    LNode *rear;
};

// =================带头节点=================

// 初始化(带头节点)
// 在顺序存储队列中，我们让rear和front都为0, 在链式队列中，我们创建头节点，并让rear和front都指向这个头节点
bool initLinkQueue(LinkQueue &que){
    que.rear = que.front = (LNode*) malloc(sizeof (LNode));
    que.rear->next = NULL;
    return true;
}

// 入队操作(带头节点)
// 在顺序存储队列中，我们让往rear指向的位置塞入元素后右移(rear指向末尾元素后一个位置)，然而在链式存储队列中rear指向最后一个元素
// 即对头节点进行尾插法，除此之外需要rear指针的移动
// (1) 给新元素分配一个空间，让newpt指向它
// (2) 对rear指向的节点使用尾插法，在插入元素后移动rear指针
bool enterQueue(LinkQueue &que, int num){
    LNode *newpt = (LNode*) malloc(sizeof (LNode));
    newpt->next = NULL;
    newpt->data = num;
    que.rear->next = newpt;
    que.rear = newpt;
    return true;
}

// 出队操作(带头节点)
// 在顺序存储队列，取出front指针指向的元素后front后移，这里对头节点后一个元素进行删除操作，和出栈一样，rear需要指向待删除的前一个节点
// (1) 判断是否为空，即判断rear和front是否指向同一个元素
// (2) 对节点进行删除，如果时最后一个元素的出队，让rear和front都指向头节点
bool leftQue(LinkQueue &que, int &a){
    if(que.front == que.rear){
        return false;
    }
    LNode *nod = que.front->next;
    a = nod->data;
    if (que.front->next == que.rear){
        que.rear = que.front;
    }
    que.front->next = nod->next;
    free(nod);
    return true;
}



// =================不带头节点=================

// 没有头节点，则rear和front都指向NULL
bool initLinkQue2(LinkQueue &que){
    que.rear = que.front = NULL;
    return true;
}

// 判空，与带头节点判空不一样
bool isEmpty(LinkQueue que){
    return que.rear == NULL;    // 或que.front=NULL
}

// 入队
// (1) 由于没有头节点，第一次入队需要新建一个头节点
// (2) 如果不为空，则和带头节点入队方法一样
bool enterQue2(LinkQueue &que, int num){
    LNode *newpt = (LNode*) malloc(sizeof (LNode));
    newpt->next = NULL;
    newpt->data = num;
    if (isEmpty(que)){
        que.rear = que.front = newpt;
        return true;
    }
    que.rear->next = newpt;
    que.rear = newpt;
    return true;
}

// 出队
// (1) 先判断队是否空
// (2) 由于没有头节点，对第一个节点进行删除，需要将front指针后移，并free掉之前的节点
// (3) 最后一个节点删除，需要将rear和front重新置为NULL，即初始化后的摸样

bool leftQue2(LinkQueue &que, int &a){
    if(isEmpty(que)){
        return false;
    }
    if(que.front->next == NULL){
        a = que.front->data;
        que.front = que.rear = NULL;
        return true;
    }
    a = que.front->data;
    LNode *pt = que.front;    // pt指向队头
    que.front = pt->next;     // front指针后移
    free(pt);
    return true;
}


int main() {
//    LinkQueue que;
//    initLinkQueue(que);
//    int a;
//    enterQueue(que,29);
//    enterQueue(que,18);
//    enterQueue(que,15);
//    leftQue(que,a);
//    printf("%d\t",a);
//    leftQue(que,a);
//    printf("%d\t",a);
//    leftQue(que,a);
//    printf("%d\n",a);

    int b;
    LinkQueue que2;
    initLinkQue2(que2);
    enterQue2(que2,29);
    enterQue2(que2,18);
    enterQue2(que2,15);
    leftQue2(que2,b);
    printf("%d\t",b);
    leftQue2(que2,b);
    printf("%d\t",b);
    leftQue2(que2,b);
    printf("%d\n",b);
    return 0;
}