链式队列基本操作

news2024/9/22 21:31:25

链式队列的基本概念

链式队列是一种常见的数据结构，它使用链表作为其底层数据存储结构。链式队列的特点是动态的内存分配，可以有效地处理队列的入队和出队操作。下面，我将介绍链式队列的实现方法，并提供相应的C语言代码示例。

链式队列遵循先进先出（FIFO）原则，即最早进入队列的元素将最先被移除。它由节点组成，每个节点包含数据和指向下一个节点的指针。

实现链式队列的步骤

创建队列：首先，我们需要创建一个队列结构，它包含当前队列的大小、队首指针和队尾指针。
创建节点：每个节点包含数据和指向下一个节点的指针。
判断队列是否为空：检查队列的当前大小是否为0。
入队操作：在队尾添加新节点。
出队操作：从队首移除节点。
获取队首元素：返回队首节点的数据，但不移除节点。
获取队列大小：返回队列中元素的数量。
销毁队列：释放队列占用的所有内存。

链式队列的操作说明参考书籍《大话数据结构》：

项目文件：LinkQueue.h，其中有结构体以及相关的函数声明

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

// 定义队列中的元素类型  
typedef int Datatype;

// 定义队列节点结构体  
typedef struct QueueNode {
    Datatype data; // 节点中的数据  
    struct QueueNode* next; // 指向下一个节点的指针  
} QueueNode;

// 定义链式队列结构体  
typedef struct LinkQueue {
    QueueNode* front; // 队列头部节点指针  
    QueueNode* rear;  // 队列尾部节点指针  
    int curSize;         // 队列中元素的数量  
} LinkQueue;

// 初始化链式队列  
LinkQueue* createLinkQueue();

//创建节点
QueueNode* createNode(Datatype data);

//判断链式队列是否为空  
bool isEmptyLinkQueue(LinkQueue* queue);

//入队操作  
void enLinkQueue(LinkQueue* queue, Datatype element);

//出队操作  
void deLinkQueue(LinkQueue* queue);

// 获取队列的前端元素  
Datatype peekLinkQueue(LinkQueue* queue);

// 获取链式队列的大小  
int sizeLinkQueue(LinkQueue* queue);

// 销毁链式队列  
void destroyLinkQueue(LinkQueue* queue);

LinkQueue.c：其中是全部的函数实现，需要在其中引用LinkQueue.h

#include "LinkQueue.h"

//创建链式队列  
LinkQueue* createLinkQueue()
{
	LinkQueue* queue = (LinkQueue*)malloc(sizeof(LinkQueue));
	assert(queue);
	queue->curSize = 0;
	queue->front = queue->rear = NULL;
	return queue;
}

//创建节点
QueueNode* createNode(Datatype data)
{
	QueueNode* newNode = (QueueNode*)malloc(sizeof(QueueNode));
	assert(newNode);
	newNode->data = data;
	newNode->next = NULL;
	return newNode;
}

//判断链式队列是否为空  
bool isEmptyLinkQueue(LinkQueue* queue)
{
	assert(queue);
	if (queue->curSize == 0)
	{
		return true;
	}
	else
	{
		return false;
	}
}

//入队操作  这里思考链表的表尾和队列的表尾是否是一样的
//这里一定要思考插入的位置在哪？队列的尾是链表的尾，所以入队相当于链表数据尾插
void enLinkQueue(LinkQueue* queue, Datatype data)
{
	assert(queue);
	//创建新的节点
	QueueNode* newNode = createNode(data);
	//如果链表为空，那么表头和表尾指针指向同一个节点
	if (queue->curSize == 0)
	{
		queue->front = newNode;
		queue->rear = newNode;
	}
	else
	{
		//先插入数据，而后更新队列尾指针
		queue->rear->next = newNode;
		queue->rear = newNode;
	}
	queue->curSize++;
}

//出队操作 (数据头删)
void deLinkQueue(LinkQueue* queue)
{
	assert(queue);
	//如果队列为空，那么无需删除直接返回
	if (queue->curSize==0)
	{
		return;
	}
	//保存第一个节点
	QueueNode* temp = queue->front;
	//将表头指针移动到下一个节点
	queue->front = queue->front->next;
	//删除之前保存的第一个节点
	free(temp);
	queue->curSize--;
}

// 获取队列的前端元素  
Datatype peekLinkQueue(LinkQueue* queue)
{
	assert(queue);
	assert(queue->curSize);
	return queue->front->data;
}

// 获取链式队列的大小  
int sizeLinkQueue(LinkQueue* queue)
{
	assert(queue);
	return queue->curSize;
}

// 销毁链式队列  
void destroyLinkQueue(LinkQueue* queue)
{
	assert(queue);
	while (queue->curSize)
	{
		deLinkQueue(queue);
	}
	free(queue);
}