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

队列的实现

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。

队列定义

typedef int QDataType;
struct QueueNode
{
	struct QueueNode* next;
	QDataType data;
}QNode;

typedef struct Queue
{
	QNode* head;
	QNode* tail;
	int size;
}Que;

• 将int重命名为QDataType，方便后续对数据结构的修改
• 创建QueueNode，队列节点结构体，包含next指针和数据域，重命名为QNode
• 创建Queue队列结构体，里面存放队头节点和队尾节点以及队列大小，重命名为Que

初始化

void QueueInit(Que* pq)
{
	assert(pq);

	pq->head = pq->tail = NULL;
	pq->size = 0;
}

• 判断pq是否为空
• 将head与tail指针置为空
• 将size置为0
  

销毁

void QueueDestroy(Que* pq)
{
	assert(pq);

	QNode* cur = pq->head;
	while (cur)
	{
		QNode* next = cur->next;
		free(cur);
		cur = next;
	}

	pq->head = pq->tail = NULL;
	pq->size = 0;
}

• 判断pq是否为空

• 创建一个cur指针，指向head，即队头的节点
  

• 将cur->next赋给cur，往后边遍历边释放节点空间，直到cur为空

• 将head与tail置空，size置为0

入队

void QueuePush(Que* pq, QDataType x)
{
	assert(pq);

	QNode* newnode = (QNode*)malloc(sizeof(QNode));
	if (newnode == NULL)
	{
		perror("malloc fail");
		exit(-1);
	}

	newnode->data = x;
	newnode->next = NULL;

	if (pq->tail == NULL)
	{
		pq->head = pq->tail = newnode;
	}
	else
	{
		pq->tail->next = newnode;
		pq->tail = newnode;
	}

	pq->size++;
}

• 判断pq是否为空

• malloc一个新QNode节点

• 将newnode的data赋为x，next赋为空
  

• 如果tail指向空，表示队列为空，将head和tail指向newnode

• 否则，将tail的next指向newnode，再将tail指向newnode
  

• 最后size++

出队

void QueuePop(Que* pq)
{
	assert(pq);
	assert(!QueueEmpty(pq));

	if (pq->head->next == NULL)
	{
		free(pq->head);
		pq->head = pq->tail = NULL;
	}
	else
	{
		QNode* next = pq->head->next;
		free(pq->head);
		pq->head = next;
	}
	
	pq->size--;
}

• 判断pq是否为空

• 判断队列是否为空

• 如果head->next为空，表示只有队列里只有一个节点，直接free掉head节点，并将head和tail都置为空

• 否则将创建next节点来保存第二个节点，再free掉第一个节点，再将head指向第二个节点
  

• 最后size–

返回队头

QDataType QueueFront(Que* pq)
{
	assert(pq);
	assert(!QueueEmpty(pq));

	return pq->head->data;
}

• 判断pq是否为空
• 判断队列是否为空
• 返回head指针的data域

返回队尾

QDataType QueueBack(Que* pq)
{
	assert(pq);
	assert(!QueueEmpty(pq));

	return pq->tail->data;
}

• 判断pq是否为空
• 判断队列是否为空
• 返回tail指针的data域

判空

bool QueueEmpty(Que* pq)
{
	assert(pq);

	return pq->head == NULL;
}

• 判断pq是否为空
• 返回head指针是否为空，是空返回true，否则返回false

返回队列大小

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

	return pq->size;
}

• 判断pq是否为空
• 返回size

队列声明定义分离实现

#pragma

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

typedef int QDataType;
struct QueueNode
{
	struct QueueNode* next;
	QDataType data;
}QNode;

typedef struct Queue
{
	QNode* head;
	QNode* tail;
	int size;
}Que;

void QueueInit(Que* pq);
void QueueDestroy(Que* pq);
void QueuePush(Que* pq, QDataType x);
void QueuePop(Que* pq);
QDataType QueueFront(Que* pq);
QDataType QueueBack(Que* pq);
bool QueueEmpty(Que* pq);
int QueueSize(Que* pq);

#include "Queue.h"

void QueueInit(Que* pq)
{
	assert(pq);

	pq->head = pq->tail = NULL;
	pq->size = 0;
}

void QueueDestroy(Que* pq)
{
	assert(pq);

	QNode* cur = pq->head;
	while (cur)
	{
		QNode* next = cur->next;
		free(cur);
		cur = next;
	}

	pq->head = pq->tail = NULL;
	pq->size = 0;
}

void QueuePush(Que* pq, QDataType x)
{
	assert(pq);

	QNode* newnode = (QNode*)malloc(sizeof(QNode));
	if (newnode == NULL)
	{
		perror("malloc fail");
		exit(-1);
	}

	newnode->data = x;
	newnode->next = NULL;

	if (pq->tail == NULL)
	{
		pq->head = pq->tail = newnode;
	}
	else
	{
		pq->tail->next = newnode;
		pq->tail = newnode;
	}

	pq->size++;
}

void QueuePop(Que* pq)
{
	assert(pq);
	assert(!QueueEmpty(pq));

	if (pq->head->next == NULL)
	{
		free(pq->head);
		pq->head = pq->tail = NULL;
	}
	else
	{
		QNode* next = pq->head->next;
		free(pq->head);
		pq->head = next;
	}
	
	pq->size--;
}

QDataType QueueFront(Que* pq)
{
	assert(pq);
	assert(!QueueEmpty(pq));

	return pq->head->data;
}

QDataType QueueBack(Que* pq)
{
	assert(pq);
	assert(!QueueEmpty(pq));

	return pq->tail->data;
}

bool QueueEmpty(Que* pq)
{
	assert(pq);

	return pq->head == NULL;
}

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

	return pq->size;
}