🥰作者: FlashRider
🌏专栏: 数据结构
🍖知识概要:详解队列的概念、顺序队列和链式队列的优点和缺点,以及代码实现。
目录
什么是队列?
选择什么结构来实现队列?
链式队列的实现
队列的结构体实现
队列需要的函数声明
队列的函数实现
测试代码
什么是队列?
队列其实就是一种操作受限的线性表(即:只能在表头弹出,表尾插入)。
我们把数据的删除端称为队头,把数据的插入端称为队尾。
生活中,我们在食堂打饭排队的时候,从队尾进入队列,我们前面的人打完饭后从队头离开队列。
由此可见,队列这种结构也是非常重要的,在生活中随处可见。
选择什么结构来实现队列?
我们需要对队列进行插入删除操作的时候,都是从队尾插入,队头删除,因此我们选用链式结构来实现队列(链表实现队列),如果我们采用顺序结构(顺序表)来实现队列的话,在删除之后就要进行大量的数据挪动,如果不挪动就会造成一定程度的空间浪费。
那么我们选用单链表,还是双链表来实现队列?
如果我们选择双向链表来实现队列,在进行插入删除的时候会非常轻松,但是总有一种大材小用的感觉。如果我们选用单链表实现队列,我们就要实现头删和尾插,但是尾插需要找尾,这对于单链表来说是O(n)的时间复杂度,因此我们新建一个结点tail来存储尾结点,这样尾插就是O(1)了。
链式队列的实现
需要的头文件: stdlib.h stdbool.h assert.h stdio.h
队列的结构体实现
//队列元素类型
typedef int QDataType;
//链式队列结点
typedef struct QueueNode
{
QDataType x;
struct QueueNode* next;
}QNode;
//队列
typedef struct Queue
{
QNode* front;//队头
QNode* tail;//队尾
}Queue;
队列需要的函数声明
首先是老四样: 初始化、插入删除、获取长度、销毁。
其次还有:判空、获取队头元素、获取队尾元素。
void QueueInit(Queue* pq);//初始化队列
void QueuePush(Queue* pq, QDataType x);//队尾插入元素
void QueuePop(Queue* pq);//删除队头元素
bool QueueEmpty(Queue* pq);//判断队列是否为空
int QueueSize(Queue* pq);//获取队列长度
QDataType QueueFront(Queue* pq);//获取队头元素
QDataType QueueBack(Queue* pq);//获取队尾元素
void QueueDestroy(Queue* pq);//销毁队列
队列的函数实现
//初始化队列
void QueueInit(Queue* pq)
{
assert(pq);
pq->front = pq->tail = NULL;
}
//队尾插入元素
void QueuePush(Queue* pq, QDataType x)
{
assert(pq);
//如果队列为空 front也会改变 所以特判
QNode* newnode = (QNode*)malloc(sizeof(QNode));
newnode->data = x;
newnode->next = NULL;
if(pq->front == NULL)
pq->front = pq->tail = newnode;
else
{
pq->tail->next = newnode;
pq->tail = pq->tail->next;
}
}
//删除队头元素
void QueuePop(Queue* pq)
{
assert(!(QueueEmpty(pq)));
//如果只有一个元素 tail也会改变 所以特判
QNode* del = pq->front;
if(pq->front == pq->tail)
pq->front = pq->tail = NULL;
else pq->front = pq->front->next;
free(del);
}
//判断队列是否为空
bool QueueEmpty(Queue* pq)
{
assert(pq);
return pq->front == NULL;
}
//获取队列长度
int QueueSize(Queue* pq)
{
assert(pq);
int cnt = 0;
QNode* cur = pq->front;
while(cur)
{
cnt++;
cur = cur->next;
}
return cnt;
}
//获取队头元素
QDataType QueueFront(Queue* pq)
{
assert(!QueueEmpty(pq));
return pq->front->data;
}
//获取队尾元素
QDataType QueueBack(Queue* pq)
{
assert(!QueueEmpty(pq));
return pq->tail->data;
}
//销毁队列
void QueueDestroy(Queue* pq)
{
assert(pq);
QNode* cur = pq->front;
while(cur)
{
QNode* next = cur->next;
free(cur);
cur = next;
}
pq->front = pq->tail = NULL;
}
测试代码
int main(void)
{
Queue q;
QueueInit(&q);
printf("插入前QueueIsEmpty >> %d (1真0假)\n", QueueEmpty(&q));
printf("插入后QueueSize >> %d\n\n", QueueSize(&q));
QueuePush(&q, 1);
QueuePush(&q, 2);
QueuePush(&q, 3);
QueuePush(&q, 4);
QueuePush(&q, 5);
printf("插入后QueueIsEmpty >> %d (1真0假)\n", QueueEmpty(&q));
printf("插入后QueueSize >> %d\n\n", QueueSize(&q));
while(!QueueEmpty(&q))
{
printf("%d ", QueueFront(&q));
QueuePop(&q);
}
printf("\n");
printf("全部弹出后QueueIsEmpty >> %d (1真0假)\n", QueueEmpty(&q));
printf("全部弹出后QueueSize >> %d\n", QueueSize(&q));
return 0;
}
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