数据结构（队列及其实现）

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发布于 2024-09-24 08:34:10

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概念与结构

概念：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)原则。

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

队列底层结构选型队列也可以数组和链表的结构实现，使⽤链表的结构实现更优⼀些，因为如果使⽤数组的结构，出队列在数组头上出数据，效率会⽐较低。

队列的实现

Queue.h

#pragma once
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<assert.h>
#include<stdbool.h>

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

typedef struct Queue
{
	QueueNode* phead;
	QueueNode* ptail;
	int size;//保存队列有效数据个数
}Queue;

void QueueInit(Queue* pq);
// ⼊队列，队尾
void QueuePush(Queue* pq, QDataType x);
// 出队列，队头
void QueuePop(Queue* pq);

//队列判空
bool QueueEmpty(Queue* pq);

//取队头数据
QDataType QueueFront(Queue* pq);
//取队尾数据
QDataType QueueBack(Queue* pq);
//队列有效元素个数
int QueueSize(Queue* pq);

//销毁队列
void QueueDestroy(Queue* pq);

Queue.c

此处代码与头文件中的代码一一对应。

初始化

void QueueInit(Queue* pq)
{
	assert(pq);
	pq->phead = pq->ptail = NULL;
	pq->size = 0;
}

入队列（尾）

// ⼊队列，队尾
void QueuePush(Queue* pq, QDataType x)
{
	assert(pq);
	//申请新节点
	QueueNode* newnode =(QueueNode*)malloc(sizeof(QueueNode));
	if (newnode == NULL)
	{
		perror("malloc fail!");
		exit(1);
	}
	newnode->data = x;
	newnode->next = NULL;

	//ptail newnode
	if (pq->phead == NULL)
	{//队列为空
		pq->phead = pq->ptail = newnode;
	}
	else
	{
		//队列不为空
		pq->ptail->next = newnode;
		pq->ptail = pq->ptail->next;//newnode
	}
	pq->size++;
}

队列判空

//队列判空
bool QueueEmpty(Queue* pq)
{
	assert(pq);
	return pq->phead == NULL && pq->ptail == NULL;
}

出队列（队头）

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

	//只有一个结点的情况，避免ptail变成野指针
	if (pq->ptail == pq->phead)
	{
		free(pq->phead);
		pq->phead = pq->ptail = NULL;
	}
	else
	{
		//删除队头元素、
		QueueNode* next = pq->phead->next;
		free(pq->phead);
		pq->phead = next;
	}
	--pq->size;
}

取队头数据

//取队头数据
QDataType QueueFront(Queue* pq)
{
	assert(pq);
	assert(!QueueEmpty(pq));

	return pq->phead->data;
}

取队尾数据

//取队尾数据
QDataType QueueBack(Queue* pq)
{
	assert(pq);
	assert(!QueueEmpty(pq));

	return pq->ptail->data;
}

队列有效元素个数

//队列有效元素个数
int QueueSize(Queue* pq)
{
	assert(pq);
	/*int size = 0;
	QueueNode* pcur = pq->phead;
	while (pcur)
	{
		size++ ;
		pcur = pcur->next;
	}
	return size;*/
	return pq->size;
}

销毁队列

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

	QueueNode* pcur = pq->phead;
	while (pcur)
	{
		QueueNode* next = pcur->next;
		free(pcur);
		pcur = next;
	}
	pq->phead = pq->ptail = NULL;
	pq->size = 0;
}