【数据结构】队列的接口实现（附图解和源码）

news2024/9/29 13:21:17

队列的接口实现（附图解和源码）

文章目录

  • 队列的接口实现（附图解和源码）
  • 前言
  • 一、定义结构体
  • 二、接口实现（附图解+源码）
    • 1.初始化队列
    • 2.销毁队列
    • 3.队尾入队列
    • 4.判断队列是否为空
    • 5.队头出队列
    • 6.获取队列头部元素
    • 7.获取队列尾部元素
    • 8.获取队列中有效元素个数
  • 三、源代码展示
    • 1.test.c（测试+主函数）
    • 2.Queue.h（接口函数的声明）
    • 3.Queue.c（接口函数的实现）
  • 总结

前言

本文主要介绍对列中增删查改等接口实现，结尾附总源码！

一、定义结构体

在这里我们用链表的结构实现队列！（效率比数组高）
在这里插入图片描述
这里和单链表不同的是：需要定义两个结构体！一个表示链式结构队列，另一个是队列的结构。

代码如下（示例）：

typedef int QDataType;
typedef struct QueueNode
{
	struct QueueNode* next;
	QDataType data;
}QNode;
typedef struct Queue
{
	QNode* head;
	QNode* tail;
	int size;
}Queue;

二、接口实现（附图解+源码）

在这里插入图片描述
这里一共8个接口，我会一 一 实现（源码+图解）

1.初始化队列

初始化队列和单链表初始化时一致，详细的可以参考单链表初始化！

代码如下（示例）：

void QueueInit(Queue* pq)
{
	assert(pq);
	pq->head = pq->tail = NULL;
	pq->size = 0;
}

2.销毁队列

在这里插入图片描述最后不要忘了把pq->head和pq->tail置为NULL

代码如下（示例）：

void QueueDestroy(Queue* pq)
{
	assert(pq);
	QNode* cur = pq->head;
	while (cur)
	{
		QNode* del = cur;
		cur = cur->next;
		free(del);
	}

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

3.队尾入队列

先用 malloc 开辟一个 newnode 空间！
在这里插入图片描述

在这里插入图片描述

代码如下（示例）：

void QueuePush(Queue* pq, QDataType x)
{
	assert(pq);
	QNode* newnode = (QNode*)malloc(sizeof(QNode));
	if (newnode == NULL)
	{
		perror("malloc fail");
		exit(-1);
	}
	else
	{
		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++;
}

既然要不断判断链表是否为空，我们应该写一个 判断队列是否为空的函数。

4.判断队列是否为空

如果为空返回非零结果，如果非空返回0

代码如下（示例）：

bool QueueEmpty(Queue* pq)
{
	assert(pq);
	return pq->head == NULL && pq->tail == NULL;
}

5.队头出队列

注意：删除头对列时要注意队列可以为空，所以用assert进行断言！
在这里插入图片描述
这里也分两种情况：1.队列只有一个结点，2.队列有两个以上的结点。

在这里插入图片描述

在这里插入图片描述

6.获取队列头部元素

直接返回 pq->head->data 即可。

代码如下（示例）：

QDataType QueueFront(Queue* pq)
{
	assert(pq);
	assert(!QueueEmpty(pq));
	return pq->head->data;
}

7.获取队列尾部元素

直接返回 pq->tail->data 即可。

代码如下（示例）：

QDataType QueueBack(Queue* pq)
{
	assert(pq);
	assert(!QueueEmpty(pq));
	return pq->tail->data;
}

8.获取队列中有效元素个数

直接返回 pq->size 即可

代码如下（示例）：

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

如果我们没有在结构体中定义 size 应该怎么做?
在这里插入图片描述

代码如下（示例）：

int QueueSize(Queue* pq)
{
	assert(pq);
	QNode* cur = pq->head;
	int n = 0;
	while (cur)
	{
		++n;
		cur = cur->next;
	}
	return n;
}

三、源代码展示

1.test.c（测试+主函数）

代码如下（示例）：

//#include <stdio.h>
//
//int f(int n)
//{
//	return n == 1 ? 1 : f(n - 1) + n;
//}
//
//int main()
//{
//	printf("%d\n", f(10000));
//	
//	return 0;
//}
#include <stdio.h>
#include "Stack.h"
#include "Queue.h"
// 解耦 -- 低耦合 高内聚
// 数据结构建议不要直接访问结构数据，一定要通过函数接口访问
void TestStack()
{
	ST st;
	StackInit(&st);
	StackPush(&st, 1);
	StackPush(&st, 2);
	StackPush(&st, 3);
	printf("%d ", StackTop(&st));
	StackPop(&st);
	printf("%d ", StackTop(&st));
	StackPop(&st);
	StackPush(&st, 4);
	StackPush(&st, 5);
	while (!StackEmpty(&st))
	{
		printf("%d ", StackTop(&st));
		StackPop(&st);
	}
	printf("\n");
}
void TestQueue()
{
	Queue q;
	QueueInit(&q);
	QueuePush(&q, 1);
	QueuePush(&q, 2);
	QueuePush(&q, 3);
	printf("%d ", QueueFront(&q));
	QueuePop(&q);
	printf("%d ", QueueFront(&q));
	QueuePop(&q);
	QueuePush(&q, 4);
	QueuePush(&q, 4);
	QueuePush(&q, 4);
	while (!QueueEmpty(&q))
	{
		printf("%d ", QueueFront(&q));
		QueuePop(&q);
	}
	printf("\n");
	QueueDestroy(&q);
}
int main()
{
	//TestStack();
	TestQueue();
	return 0;
}

2.Queue.h（接口函数的声明）

代码如下（示例）：

#pragma once
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <assert.h>
#include <stdbool.h>
typedef int QDataType;
typedef struct QueueNode
{
	struct QueueNode* next;
	QDataType data;
}QNode;
typedef struct Queue
{
	QNode* head;
	QNode* tail;
	int size;
}Queue;

void QueueInit(Queue* pq);//初始化队列
void QueueDestroy(Queue* pq);//销毁队列
void QueuePush(Queue* pq, QDataType x);//队尾入队列
void QueuePop(Queue* pq);//队头入队列
QDataType QueueFront(Queue* pq);//获取队列头部元素
QDataType QueueBack(Queue* pq);//获取队列尾部元素
bool QueueEmpty(Queue* pq);//判断队列是否为空
int QueueSize(Queue* pq);//获取队列中有效元素个数

3.Queue.c（接口函数的实现）

代码如下（示例）：

#include "Queue.h"
void QueueInit(Queue* pq)
{
	assert(pq);
	pq->head = pq->tail = NULL;
	pq->size = 0;
}
void QueueDestroy(Queue* pq)
{
	assert(pq);
	QNode* cur = pq->head;
	while (cur)
	{
		QNode* del = cur;
		cur = cur->next;
		free(del);
	}
	pq->head = pq->tail = NULL;
}
void QueuePush(Queue* pq, QDataType x)
{
	assert(pq);
	QNode* newnode = (QNode*)malloc(sizeof(QNode));
	if (newnode == NULL)
	{
		perror("malloc fail");
		exit(-1);
	}
	else
	{
		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(Queue* pq)
{
	assert(pq);
	assert(!QueueEmpty(pq));

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

		free(del);
		del = NULL;
	}

	pq->size--;
}
QDataType QueueFront(Queue* pq)
{
	assert(pq);
	assert(!QueueEmpty(pq));
	return pq->head->data;
}
QDataType QueueBack(Queue* pq)
{
	assert(pq);
	assert(!QueueEmpty(pq));
	return pq->tail->data;
}
bool QueueEmpty(Queue* pq)
{
	assert(pq);
	return pq->head == NULL && pq->tail == NULL;
}
int QueueSize(Queue* pq)
{
	assert(pq);
	/*QNode* cur = pq->head;
	int n = 0;
	while (cur)
	{
		++n;
		cur = cur->next;
	}
	return n;*/
	return pq->size;
}

总结

以上就是今天要讲的内容，本文介绍了队列8种接口的模拟实现的图解+源代码
如果我的博客对你有所帮助记得三连支持一下，感谢大家的支持！
在这里插入图片描述

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