数据结构—队列

目录

一、什么是队列

二、队列的实现

队列的定义

初始化队列

队列的插入

队列的删除

队列的判空

队列中数据个数

取队首元素

取队尾元素

销毁队列

三、一个简单的小例子

一、什么是队列

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

队列是一种很公平的数据结构，遵循着先来后到的原则，我们可以类比去银行取钱时的排队，我们进入银行肯定要在门口的排号机排号，每当你前面的人都办理完业务，广播就会通知你去相应的窗口办理

二、队列的实现

队列的定义

首先队列是链表实现的，我们要定义一个链表结点，我们这里定义一个单链表，链表在博主之前的文章中就介绍过了，不懂的小伙伴，可以点我复习哦

typedef struct QueueNode
{
	QDataType data;//数据域
	struct QueueNode* next;//指针域

}QueueNode;

而由于队列的结构特性，它有着队首与队尾，与普通的单链表有着区别，普通的单链表我们只需要头结点即可，所以在这里我们定义队列的结构体，包含队首和队尾，每个结点类型都是QueueNode*

//用head和tail来控制队列
typedef struct Queue
{
	QueueNode* head;
	QueueNode* tail;

}Queue;

初始化队列

刚开始什么都没有，我们直接给空即可

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

队列的插入

我们生活中去银行中取钱，人多时都要排队，这时我们需要到排号机处排号，等到广播叫你时你才能去窗口办理业务，队列的操作也是如此，遵守先来后到，后来的元素，我们只能乖乖的排队到队尾去，所以我们这里队列的插入只能尾插

图片演示：

我们需要考虑特殊情况，当队列为空时，我们直接将newnode的地址给tail即可，而后就是我们正常的链接关系，记得链接时tail++

//入队
void QueuePush(Queue* pq, QDataType x)
{
	assert(pq);
	QueueNode* newnode = (QueueNode*)malloc(sizeof(QueueNode));
    if (!newnode)
	{
		printf("malloc failn");
		exit(-1);
	}
	newnode->data = x;
	newnode->next = NULL;
	if (pq->head == NULL)//为空队列时
	{
		pq->head = pq->tail = newnode;
	}
	else//正常链接关系
	{
		pq->tail->next = newnode;
		pq->tail = newnode;
	}
}

队列的删除

由于队列的结构特性，我们只能从队首删除数据，由于我们直接释放头结点，我们就找不到后面的结点了，所以我们头删之前先保存一下head的下一个结点的地址next，让next变成新的head即可

动图演示： 

//出队
void QueuePop(Queue*pq)
{
	assert(pq);
	assert(!QueueEmpty(pq));
	QueueNode* next = pq->head->next;
	free(pq->head);
	pq->head = next;

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

队列的判空

bool QueueEmpty(Queue* pq)
{
	assert(pq);
	return pq->head == 0;
}

队列中数据个数

我们需要定义一个cur指针来遍历一遍，求得数据个数

//获取队中有效元素个数
int QueueSize(Queue* pq)
{
	assert(pq);
	assert(!QueueEmpty(pq));
	QueueNode* cur = pq->head;
	int count = 0;
	while (cur != NULL)
	{
		count++;
		cur = cur->next;
	}
	return count;
}

取队首元素

直接返回队首元素

QDataType QueueFront(Queue* pq)
{
	assert(pq);
	assert(!QueueEmpty(pq));
	return pq->head->data;
}

取队尾元素

直接返回队尾元素

QDataType QueueBack(Queue* pq)
{
	assert(pq);
	assert(!QueueEmpty(pq));
	return pq->tail->data;
}

销毁队列

和链表的销毁一样，队列中的每个结点都是动态开辟的，我们要将每一个结点都给销毁，定义一个cur遍历释放每一个结点，最后将head和tail置空即可，为了方便，还定义了一个next变量记录下一个结点位置，更加方便，以免前一个结点删除之后找不到后一个结点

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

三、一个简单的小例子

我们这里通过随机入队打印一些数据，可以观察测试我们的函数接口 

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include"Queue.h"
void test()
{
	Queue q;
	QueueInit(&q);
    QueuePush(&q,1);
	QueuePush(&q,2);
	QueuePush(&q,10);
	QueuePush(&q,4);
	QueuePush(&q,3);
	QueuePush(&q,4);
	int front = QueueFront(&q);
	int back = QueueBack(&q);
	int size=QueueSize(&q);
	printf("front=%d,back=%d,size=%dn",front,back,size);

	while (!QueueEmpty(&q))
	{
		QDataType front = QueueFront(&q);
		printf("%d->", front);
		QueuePop(&q);
	}
	printf("NULLn");
	QueueDestroy(&q);
}
int main()
{
	test();
	return 0;
}

测试结果

 谢谢观看！

最后

以上就是怕孤单路灯为你收集整理的数据结构—队列的全部内容，希望文章能够帮你解决数据结构—队列所遇到的程序开发问题。

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