鼠鼠我呀,今天写一个基于C语言关于队列的博客,如果有兴趣的读者老爷可以抽空看看,很希望的到各位老爷观点和点评捏!
在此今日,也祝各位小姐姐女生节快乐啊,愿笑容依旧灿烂如初阳,勇气与童真永不退色!
目录
1.队列的概念及结构
2.对列的实现
2.1.queue.h
2.2.queue.c
2.3.test.c
2.4.定义队列
2.5.初始化队列
2.6.队尾入队列
2.7.对头出队列
2.8.获取队列队头元素
2.9.获取队列队尾元素
2.10.获取队列中有效元素的个数
2.11.检测队列是否为空,如果为空返回非零结果,非空返回0
2.12.销毁队列
3.分析运行结果
4.ending
1.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,队列中的数据元素具有先进先出 FIFO(First In First Out) 的特点。
队尾:进行插入操作的一端称为队尾。
对头:进行删除操作的一端称为队头 。
咱们画一个队列的想象图就很好理解上面几个概念:
其实很好理解,队列里面的数据元素就像排队一样,先进入队列的数据元素当然先出队列了。
2.对列的实现
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。
而队列用链表实现的方案也是多种多样,只要满足队列的定义即可。鼠鼠我今天写一个方案(本方案基于无头单向非循环链表)各位佬们可以看看啊,俺先把三个文件和运行结果呈现如下:
2.1.queue.h
#pragma once
#include<stdio.h>
#include<assert.h>
#include<stdlib.h>
#include<stdbool.h>typedef int QDatatype;typedef struct QNode
{QDatatype _data;struct QNode* _next;
}QNode;typedef struct Queue
{int k;QNode* head;QNode* tail;
}Queue;//初始化队列
void QueueInit(Queue* q);//队尾入数据
void QueuePush(Queue* q, QDatatype data);//对头出数据
void QueuePop(Queue* q);//获取队列对头元素
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);//检测队列是否为空,如果为空返回非零结果,非空返回0
bool QueueEmpty(Queue* q);//销毁队列
void QueueDestory(Queue* q);
2.2.queue.c
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#include"queue.h"void QueueInit(Queue* q)
{assert(q);q->head = q->tail = NULL;q->k = 0;
}void QueuePush(Queue* q, QDatatype data)
{assert(q);QNode* tmp = (QNode*)malloc(sizeof(QNode));if (tmp == NULL){perror("malloc fail");return;}tmp->_data = data;tmp->_next = NULL;if (q->tail == NULL){q->head = q->tail = tmp;}else{q->tail->_next = tmp;q->tail = tmp;}q->k++;
}void QueuePop(Queue* q)
{assert(q);assert(q->k > 0);QNode* next = q->head->_next;free(q->head);q->head = next;if (q->head == NULL){q->tail = NULL;}q->k--;
}QDatatype QueueFront(Queue* q)
{assert(q);assert(q->k > 0);return q->head->_data;
}QDatatype QueueBack(Queue* q)
{assert(q);assert(q->k > 0);return q->tail->_data;
}int QueueSize(Queue* q)
{assert(q);return q->k;
}bool QueueEmpty(Queue* q)
{assert(q);return q->tail == NULL;
}void QueueDestory(Queue* q)
{assert(q);QNode* tmp = q->head;while (tmp){QNode* next = tmp->_next;free(tmp);tmp = next;}q->k = 0;q->head = q->tail = NULL;
}
2.3.test.c
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#include"queue.h"int main()
{Queue q;QueueInit(&q);QueuePush(&q, 0);QueuePush(&q, 1);QueuePush(&q, 1);QueuePush(&q, 2);QueuePush(&q, 3);QueuePush(&q, 4);QueuePush(&q, 5);QueuePush(&q, 6);printf("%d\n", QueueSize(&q));printf("%d ", QueueFront(&q));printf("%d\n", QueueBack(&q));printf("%d ", QueueFront(&q));QueuePop(&q);while (!QueueEmpty(&q)){printf("%d ", QueueFront(&q));QueuePop(&q);}printf("\n%d\n", QueueSize(&q));QueueDestory(&q);return 0;
}
运行结果如图,至于为什么是这些个结果,我们详细看以下鼠鼠的队列方案是如何实现的。
2.4.定义队列
typedef int QDatatype;typedef struct QNode
{QDatatype _data;struct QNode* _next;
}QNode;typedef struct Queue
{int k;QNode* head;QNode* tail;
}Queue;
老样子我们将int重命名成QDatatype,方便以后代码的维护。
让后定义并重命名结构体QNode充当队列节点 ,这些节点根据数据元素的入队列或者出队列按需申请或者释放。QNode中成员_data用来存放数据元素,QNode中成员_next用来链接下一个节点。
又由于基于无头单向非循环链表(以下简称链表)实现的队列在入队列和出队列时分别需要链表尾插和头删,而且经常需要知道队列中数据元素的个数,我们定义并重命名结构体Queue来维护上面需求:Queue中成员k用来记录队列中数据元素个数;成员head用来指向链表头节点;成员tail用来指向链表尾节点。
大概这样子:
2.5.初始化队列
void QueueInit(Queue* q)
{assert(q);q->head = q->tail = NULL;q->k = 0;
}
断言防止传入的结构体变量地址为空(因为这个地址不可能为空)。将head和tail置成NULL,将k置成0即可。
2.6.队尾入队列
void QueuePush(Queue* q, QDatatype data)
{assert(q);QNode* tmp = (QNode*)malloc(sizeof(QNode));if (tmp == NULL){perror("malloc fail");return;}tmp->_data = data;tmp->_next = NULL;if (q->tail == NULL){q->head = q->tail = tmp;}else{q->tail->_next = tmp;q->tail = tmp;}q->k++;
}
断言防止传入的结构体变量地址为空(这点以下不在赘述)。 队尾入队列其实就是链表尾插,先动态申请一个结构体QNode空间充当新节点,这个新节点的存放好想插入的数据元素,再让新节点链接好队列(链接队列是要区分队列是否为空),k加一即可。
2.7.对头出队列
void QueuePop(Queue* q)
{assert(q);assert(q->k > 0);QNode* next = q->head->_next;free(q->head);q->head = next;if (q->head == NULL){q->tail = NULL;}q->k--;
}
断言防止队列为空仍然出队列。常规来说再进行链表头删、k减一即可完成出队列,但要注意如果队列中只有一个数据元素(或者说链表只有一个节点)时,如果按常规操作的话会使得tail变成野指针,用上面一个if语句很好处理问题。
2.8.获取队列队头元素
QDatatype QueueFront(Queue* q)
{assert(q);assert(q->k > 0);return q->head->_data;
}
断言防止队列为空仍然获取对头元素。返回head指向的节点成员_data即可。
2.9.获取队列队尾元素
QDatatype QueueBack(Queue* q)
{assert(q);assert(q->k > 0);return q->tail->_data;
}
断言防止队列为空仍然获取对尾元素。返回tail指向的节点成员_data即可。
2.10.获取队列中有效元素的个数
int QueueSize(Queue* q)
{assert(q);return q->k;
}
根据设定可知,返回k即可。
2.11.检测队列是否为空,如果为空返回非零结果,非空返回0
bool QueueEmpty(Queue* q)
{assert(q);return q->tail == NULL;
}
若tail指向NULL说明队列为空(或者说链表为空),则q->tail==NULL为真,返回真。若队列不为空逻辑跟队列为空逻辑相反,返回假。
2.12.销毁队列
void QueueDestory(Queue* q)
{assert(q);QNode* tmp = q->head;while (tmp){QNode* next = tmp->_next;free(tmp);tmp = next;}q->k = 0;q->head = q->tail = NULL;
}
遍历链表将节点(这些节点都是动态申请的)都释放掉,再将head和tail置成NULL,并将k置成0即可。
3.分析运行结果
佬们请看:
第一条语句:定义一个结构体Queue变量q;
第二条语句:初始化结构体变量q;
第三条到第十条语句:数据元素0、1、1、2、3、4、5、6依次入队列,执行完后队列想象图为:
第十一条语句:执行printf函数,打印队列有效元素个数为8并换行。
第十二条和第十三条语句:均执行printf函数,分别打印对头元素0和队尾元素6,换行。
第十四条语句: 执行printf函数,打印对头元素0。
第十五条语句:对头元素0出队列,执行完第十五条语句后队列想象图为:
接下来while循环:当队列不为空时,打印对头元素再对头元素出队列。所以分别打印1、1、2、3、4、5、6。执行完while循环后,队列为空(或者说链表为空)。
再接下来打印队列有效元素个数为0,印证队列为空。再销毁队列。
4.ending
感谢阅读,有不对的地方欢迎像本鼠拿捏玩偶一样拿捏鼠鼠捏!