数据结构队列

Posted 2021-12-04 凛音Rinne

队列

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文章目录

• 队列
• • 一、为什么要学习队列
  • 二、队列的接口
  • • 1. 队列初始化
    • 2. 进队
    • 3. 出队
    • 4. 销毁队列
    • 5. 打印队列中元素个数
    • 6. 找到队头或队尾数据

一、为什么要学习队列

在排队系统中，顾客去拿自己号码顺序，先拿到的一定先被叫号。

这种先进先出FIFO(First In First Out)的模式被称为队列

队列顾名思义，排队，按顺序进入，按顺序出去

🍎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

进行插入操作的一端称为队尾，进行删除操作的一端称为队头

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二、队列的接口

在这种线性表的类型，可以是定义数组来实现，也可以定义链表来实现。

二者如何抉择？

因为涉及到元素移动，显然数组会很麻烦，而链表就很简单，只需要指针移动就行

所以下面接口以链表实现队列

typedef int QDataType;

typedef struct QueueNode
{
	struct QueueNode* next;
	QDataType data;
}QueueNode;

这样队列的定义还不能结束，代表一个队列，我们可能需要一头一尾，一个控制队头一个控制队尾

但每次定义一个队列的时候都要先定义两个变量很麻烦

所以我们定义一个结构体变量，一个指针记录队头，一个指针记录队尾

typedef struct Queue
{
	QueueNode* head;
	QueueNode* tail;

}Queue;

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1. 队列初始化

头和尾都置空

//队列初始化
void QueueInit(Queue* pq)
{
	assert(pq);

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

}

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2. 进队

🍬head为空链表：

🍬head不为空链表：

//进队
void QueuePush(Queue* pq, QDataType x)
{
	assert(pq);

	QueueNode* newnode = (QueueNode*)malloc(sizeof(QueueNode));
	newnode->data = x;
	newnode->next = NULL;

	if (pq->head == NULL)
	{
		pq->head = pq->tail = newnode; 
	}
	else
	{
		pq->tail->next = newnode;
		pq->tail = newnode;
	}
}

🍇进队测试：

void testqueue1()
{
	Queue q;

	//初始化队列
	QueueInit(&q);

	//进队
	QueuePush(&q, 1);
	QueuePush(&q, 2);
	QueuePush(&q, 3);
	QueuePush(&q, 4);

}

🍬测试结果可以看出，tail指针指在最后一个数据

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3. 出队

队列的出队一定是头部先出队

🍬出队前先判断队列是否为空

//判断队列是否为空
bool QueueEmpty(Queue* pq)
{
	assert(pq);
	return (pq->head == NULL);
}

//出队  
void QueuePop(Queue* pq)
{
	assert(pq);
	assert(!QueueEmpty(pq));

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

}

🍦测试用例：

void testqueue1()
{
	Queue q;

	//初始化队列
	QueueInit(&q);

	//进队
	QueuePush(&q, 1);
	QueuePush(&q, 2);
	QueuePush(&q, 3);
	QueuePush(&q, 4);

	QueuePop(&q);
}

🍦测试结果：可以看出1先消失的

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4. 销毁队列

一个标准的头删操作

但要注意删到最后的时候的操作

🍞这个时候要把tail置空不然就是个 野指针🍞

//销毁队列
void QueueDestroy(Queue* pq)
{
	assert(pq);

	QueueNode* cur = pq->head;

	while(cur != NULL)
	{
		QueueNode* next = cur->next;

		free(cur);
		cur = next;
	}

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

}

🍙测试用例：

void testqueue1()
{
	Queue q;

	//初始化队列
	QueueInit(&q);

	//进队
	QueuePush(&q, 1);
	QueuePush(&q, 2);
	QueuePush(&q, 3);
	QueuePush(&q, 4);

	QueuePop(&q);

	QueueDestroy(&q);
}

🍙测试结果：head和tail都为空了

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5. 打印队列中元素个数

//队列中数据个数
int QueueSize(Queue* pq)
{
	assert(pq);

	int n = 0;
	QueueNode* cur = pq->head;

	while (cur)
	{
		n++;
		cur = cur->next;
	}
	return n;

}

这个比较简单，有手就行。

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6. 找到队头或队尾数据

二者相似，也是有手就行。

//取到队头的数据
QDataType QueueFront(Queue* pq)
{
	assert(pq);
	assert(!QueueEmpty(pq));

	return pq->head->data;
}

//取到队尾的数据
QDataType QueueBack(Queue* pq)
{
	assert(pq);
	assert(!QueueEmpty(pq));

	return pq->tail->data;
}

🍙连带着打印队列中元素一起测试：

void testqueue1()
{
	Queue q;

	//初始化队列
	QueueInit(&q);

	//进队
	QueuePush(&q, 1);
	QueuePush(&q, 2);
	QueuePush(&q, 3);
	QueuePush(&q, 4);

	QueuePop(&q);

	//QueueDestroy(&q);

	printf("%d\\n", QueueSize(&q));
	printf("%d\\n", QueueFront(&q));
	printf("%d\\n", QueueBack(&q));

}

🍙测试结果：

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