数据结构队列的简单理解和基本操作

Posted 2021-09-16 林慢慢i

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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队列的简单理解和基本操作相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

前言：本章介绍的主要内容是数据结构中队列的概念，并通过代码实现链式结构的队列。

文章目录

1.队列的基本概念

1.1 队列的定义

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，队列具有先进先出的特性

1.2 队列的特点

队列是一种操作受限的线性表
队头(首)：允许删除的一端
队尾：允许插入的一端
空队列：没有元素的队列
删除操作叫做出队,插入操作叫做入队

2.队列的代码实现

程序名	功能
`Queue.h`	函数声明
`Queue.c`	功能函数的定义
`test.c`	测试

2.1 队列存储的说明

front指针:指向队头元素
rear指针:指向队尾元素的下一个位置
空队时：rear == front
队列初始化：rear = front = 0
入队：队未满时，先送值到队尾，再队尾指针加一
出队：队为空时，先取队头元素，再队头指针加一

2.2 队列的定义

这里选择实现链表链式结构的队列

链队本质上是一个同时带有队头指针、队尾指针的单链表
头指针指向队头结点
尾指针指向队尾结点
链式队列适合于数据元素变化较大的情形，不存在上溢
当使用多个队列时，最好使用链式队列，可以避免存储分配不合理下的溢出问题。

typedef int QDataType;

typedef struct QueueNode  //定义队列结点
{
    QDataType data;
    struct QueueNode* next;
}QueueNode;

typedef struct Queue   //定义队列
{
    QueueNode* head;  //队头
    QueueNode* tail;  //队尾
}Queue;

2.3 队列的初始化

直接初始化为NULL.

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

2.4 队列的判空操作

只要头指针没有指向任何空间就说明队列为空

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

2.5 队列的入队操作

因为咱们是链式结构，无需检查队列是否满了，直接开辟一个新空间存储数据，向新结点的数据域赋值，然后**tail->next指向新结点**。

void QueuePush(Queue* pq, QDataType elem)
{
    assert(pq);
    QueueNode* newnode = (QueueNode*)malloc(sizeof(QueueNode));
    if(newnode == NULL)
    {
        perror("空间申请:");
        exit(-1);
    }
    newnode->data = elem;
    newnode->next = NULL;
    
    //检查队列是否为空
    pq->head == NULL ? (pq->tail = newnode ):(pq->tail->next = newnode,pq->tail = pq->tail->next); 
}

2.6 队列的出队操作

1.先判断是否是空队,保存下一个结点

2.free释放头结点

3.指向所保存的下一个结点

（上述过程要小心出现队列内元素全部清完，pq->tail变成野指针的情况）

void QueuePop(Queue* pq)
{
    assert(pq);
    assert(!QueueEmpty(pq)); 
    
    QueueNode* next = NULL;
    
    pq->head->next == NULL?
    (free(pq->head),pq->head = pq->tail = NULL):
    (next = pq->head->next, free(pq->head),pq->head = next);//避免野指针
}

2.7 队列的获取队首元素操作

QDataType QueueFront(Queue* pq)
{
    assert(pq);
    assert(!QueueEmpty(pq)); //不能为空
    
    return pa->head->data;
}

2.8 队列的获取队尾元素操作

QDataType QueueBack(Queue* pq)
{
    assert(pq);
    assert(!QueueEmpty(pq)); //不能为空
    
    return pa->tail->data;
}

2.9 队列的计算队列元素数量操作

直接遍历计数

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

2.10 队列的销毁操作

遍历free，最后记得置空

void QueueDestory(Queue* pq)
{
	assert(pq);
	QueueNode* cur = pq->head;
	while (cur)
	{
		QueueNode* next = cur->next;
		free(cur);
		cur = next;
	}
	pq->head = pq->tail = NULL;
}