数据结构之队列
Posted 小倪同学 -_-
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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了数据结构之队列相关的知识，希望对你有一定的参考价值。
队列的概念及结构
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
队列的实现思路
队列注重入队和出队操作，入队相当于尾插，出队相当于头删。
队列用数组，链表都可以实现，哪种方式更好呢？
思考一下我们发现
如果用数组，出队时每出一个数据，那么数组中剩下的数据都要往前挪动一位，时间复杂度较高。
如果用链表，虽然每次尾插都要遍历链表，但是我们可以用头尾指针解决这个问题。
项目文件的创建
创建Queue.h，Queue.c，test.c三个文件
Queue.h：头文件引用,队列结构体定义，函数声明
Queue.c：函数文件的定义
test.c：测试函数
队列功能的实现
队列的定义
typedef int QDataType;
//结点
typedef struct QueueNode
{
struct QueueNode* next;
QDataType data;//存放数组
}QueueNode;
// 队列的结构
typedef struct Queue
{
QueueNode* phead;//头指针
QueueNode* ptail;//尾指针
}Queue;
队列的初始化
将队列的头指针和尾指针置为空指针
void QueueInit(Queue* q)
{
assert(q);
q->phead = q->ptail = NULL;
}
队列的判空
判断队列的头指针和尾指针是否都为空
int QueueEmpty(Queue* q)
{
assert(q);
return q->phead == NULL&&q->ptail == NULL;
}
队列的入队
思路
- 开辟一个新结点
- 将新结点插入队列
- 将尾指针指向该新结点
void QueuePush(Queue* q, QDataType data)
{
assert(q);
//开辟新结点
QueueNode* newnode = (QueueNode*)malloc(sizeof(QueueNode));
if (newnode == NULL)
{
printf("malloc fail\\n");
exit(-1);
}
newnode->data = data;
newnode->next = NULL;
//插入新结点
if (q->phead == NULL)
{
q->ptail = q->phead = newnode;
}
else
{
q->ptail->next = newnode;
q->ptail = newnode;
}
}
队列的出队
将头指针指向第二个结点，并释放第一个结点
void QueuePop(Queue* q)
{
assert(q);
assert(!QueueEmpty(q));
if (q->phead->next == NULL)
{
free(q->phead);
q->phead = q->ptail = NULL;
}
else
{
QueueNode* next = q->phead->next;
free(q->phead);
q->phead = next;
}
}
获取队首元素
将首指针指向的元素返回即可
QDataType QueueFront(Queue* q)
{
assert(q);
assert(!QueueEmpty(q));
return q->phead->data;
}
检测
获取队尾元素
将尾指针指向的数据返回即可
QDataType QueueBack(Queue* q)
{
assert(q);
assert(!QueueEmpty(q));
return q->ptail->data;
}
检测
获取队列元素个数
遍历链表，统计结点个数
int QueueSize(Queue* q)
{
assert(q);
QueueNode* cur = q->phead;
int n = 0;
while (cur)
{
cur = cur->next;
n++;
}
return n;
}
队列的销毁
将队列中链表元素依次销毁
void QueueDestroy(Queue* q)
{
assert(q);
QueueNode* cur = q->phead;
while (cur)
{
QueueNode* next = cur->next;
free(cur);
cur = next;
}
q->phead = q->ptail = NULL;
}
总结
Queue.h
#pragma once
#include<assert.h>
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<stdbool.h>
typedef int QDataType;
//结点
typedef struct QueueNode
{
struct QueueNode* next;
QDataType data;//存放数组
}QueueNode;
// 队列的结构
typedef struct Queue
{
QueueNode* phead;//头指针
QueueNode* ptail;//尾指针
}Queue;
// 初始化队列
void QueueInit(Queue* q);
// 检测队列是否为空，如果为空返回非零结果，如果非空返回0
int QueueEmpty(Queue* q);
// 队尾入队列
void QueuePush(Queue* q, QDataType data);
// 队头出队列
void QueuePop(Queue* q);
// 获取队列头部元素
QDataType QueueFront(Queue* q);
// 获取队列队尾元素
QDataType QueueBack(Queue* q);
// 获取队列中有效元素个数
int QueueSize(Queue* q);
// 销毁队列
void QueueDestroy(Queue* q);
Queue.c
#include "Queue.h"
void QueueInit(Queue* q)
{
assert(q);
q->phead = q->ptail = NULL;
}
int QueueEmpty(Queue* q)
{
assert(q);
return q->phead == NULL&&q->ptail == NULL;
}
void QueuePush(Queue* q, QDataType data)
{
assert(q);
//开辟新结点
QueueNode* newnode = (QueueNode*)malloc(sizeof(QueueNode));
if (newnode == NULL)
{
printf("malloc fail\\n");
exit(-1);
}
newnode->data = data;
newnode->next = NULL;
//插入新结点
if (q->phead == NULL)
{
q->ptail = q->phead = newnode;
}
else
{
q->ptail->next = newnode;
q->ptail = newnode;
}
}
void QueuePop(Queue* q)
{
assert(q);
assert(!QueueEmpty(q));
if (q->phead->next == NULL)
{
free(q->phead);
q->phead = q->ptail = NULL;
}
else
{
QueueNode* next = q->phead->next;
free(q->phead);
q->phead = next;
}
}
QDataType QueueFront(Queue* q)
{
assert(q);
assert(!QueueEmpty(q));
return q->phead->data;
}
QDataType QueueBack(Queue* q)
{
assert(q);
assert(!QueueEmpty(q));
return q->ptail->data;
}
int QueueSize(Queue* q)
{
assert(q);
QueueNode* cur = q->phead;
int n = 0;
while (cur)
{
cur = cur->next;
n++;
}
return n;
}
void QueueDestroy(Queue* q)
{
assert(q);
QueueNode* cur = q->phead;
while (cur)
{
QueueNode* next = cur->next;
free(cur);
cur = next;
}
q->phead = q->ptail = NULL;
}
以上是关于数据结构之队列的主要内容，如果未能解决你的问题，请参考以下文章