【数据结构】队列（链式队列）

news2024/11/17 11:55:01

作者：一个喜欢猫咪的的程序员

专栏：《数据结构》

喜欢的话：世间因为少年的挺身而出，而更加瑰丽。 ——《人民日报》

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队列的结构和概念：

Queue.h文件

Queue.c文件

Test.c文件：

队列的结构和概念：

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。

队列分为了两种结构

一种是数组，一种是链表。

数组在头删上面效率低，需要挪动数据。

链表头删容易。我们定义一个尾指针tail，我们就可以大大提高尾插的效率了。

链表分为单双，是否循环，是否带头。我们的选择：单链表

Queue.h文件

#pragma once
#include<stdio.h>
#include<assert.h>
#include<stdbool.h>
#include<stdlib.h>
typedef int QDataType;
typedef struct QueueNode
{
	QDataType data;
	struct QueueNode* next;
}QNode;
typedef struct Queue
{
	QNode* head;
	QNode* tail;
	int size;
}Queue;
void QInit(Queue* pq);
void QDestroty(Queue* pq);
void QPush(Queue* pq, QDataType x);
void QPop(Queue* pq);
QDataType QFront(Queue* pq);
QDataType QBack(Queue* pq);
bool QEmpty(Queue* pq);
int QSize(Queue* pq);

Queue.c文件

#include"Queue.h"
void QInit(Queue* pq)
{
	assert(pq);
	pq->head = NULL;
	pq->tail = NULL;
	pq->size = 0;
}
void QDestroty(Queue* pq)
{
	assert(pq);
	assert(!QEmpty(pq));
	QNode* cur = pq->head;
	while (cur)
	{
		QNode* del = cur;
		cur = cur->next;
		free(del);
	}
	pq->head = pq->tail = NULL;
}
void QPush(Queue* 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 QPop(Queue* pq)
{
	assert(pq);
	assert(!QEmpty(pq));
	if (pq->head->next == NULL)
	{
		free(pq->head);
		pq->head = NULL;
		pq->tail = NULL;
	}
	else
	{
		QNode* del = pq->head;
		pq->head = pq->head->next;
		free(del);
		del = NULL;
	}
	pq->size--;
}
QDataType QFront(Queue* pq)
{
	assert(pq);
	assert(!QEmpty(pq));
	return pq->head->data;
}
QDataType QBack(Queue* pq)
{
	assert(pq);
	assert(!QEmpty(pq));
	return pq->tail->data;
}
bool QEmpty(Queue* pq)
{
	assert(pq);
	if (pq->head == NULL && pq->tail == NULL)
		return true;
	else
		return false;
}
int QSize(Queue* pq)
{
	assert(pq);
	return pq->size;
}

这里跟链表的设计差不多，我提几个要注意的点：

这里需要assert是因为pq要调用head和tail，理论上一定不为空，pq是指向一个结构体，结构体不为空。

这里的循环条件是不等于NULL而不是不等于尾，尾是一个结构体。

当头删的时候，可能会照成一种隐藏的bug，当只剩下一个数据的时候，删掉后，head为NULL，tail为野指针，会造成尾插代码的bug。

Test.c文件：

#include"Queue.h"
void test1()
{
	Queue pq;
	QInit(&pq);
	QPush(&pq, 1);
	QPush(&pq, 2);
	QDataType x = QFront(&pq);
	QDataType y = QBack(&pq);
	printf("%d %d", x, y);
	QDestroty(&pq);

}
int main()
{
	test1();
	return 0;
}