队列

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) 的原则。

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

头文件Queue.h

#pragma once
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<assert.h>
#include<stdbool.h>//队列结点结构
typedef int QDataType;
typedef struct QueueNode
{QDataType data;struct QueueNode* next;
}QueueNode;//队列结构
typedef struct Queue
{QueueNode* phead;	//队头QueueNode* ptail;	//队尾int size;			//记录有效数据个数
}Queue;
//打印队列
void QueuePrint(Queue* pq);
//初始化
void QueueInit(Queue* pq);
//销毁
void QueueDestory(Queue* pq);
//入队
void QueuePush(Queue* pq, QDataType x);
//队列判空
bool QueueEmpty(Queue* pq);
//出队
void QueuePop(Queue* pq);
//取队头元素
QDataType QueueFront(Queue* pq);
//取队尾元素
QDataType QueueBack(Queue* pq);
//队列有效数据个数
int QueueSize(Queue* pq);

实现Queue.c

队列与结点结构

//队列结点结构
typedef int QDataType;
typedef struct QueueNode
{QDataType data;struct QueueNode* next;
}QueueNode;//队列结构
typedef struct Queue
{QueueNode* phead;	//队头QueueNode* ptail;	//队尾int size;			//记录有效数据个数
}Queue;

打印

//打印队列
void QueuePrint(Queue* pq)
{assert(pq);QueueNode* pcur = pq->phead;while (pcur){printf("%d ", pcur->data);pcur = pcur->next;}printf("\n");
}

初始化

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

销毁

//销毁
void QueueDestory(Queue* pq)
{assert(pq);	QueueNode* pcur = pq->phead;while (pcur){QueueNode* next = pcur->next;free(pcur);pcur = next;}pq->phead = pq->ptail = NULL;
}

入队

//入队
void QueuePush(Queue* pq, QDataType x)
{assert(pq);QueueNode* newNode = (QueueNode*)malloc(sizeof(QueueNode));if (newNode == NULL){perror("malloc fail");exit(1);}newNode->data = x;newNode->next = NULL;//队列为空if (pq->phead == NULL){pq->phead = pq->ptail = newNode;}else{//不为空pq->ptail->next = newNode;pq->ptail = pq->ptail->next;}++pq->size;
}

队列判空

//队列判空
bool QueueEmpty(Queue* pq)
{assert(pq);return pq->phead == 0;
}

出队

//出队
void QueuePop(Queue* pq)
{assert(!QueueEmpty(pq));//出队的是头结点//当队列中只有一个结点时if (pq->phead == pq->ptail){free(pq->phead);pq->phead = pq->ptail = NULL;}else {QueueNode* next = pq->phead->next;free(pq->phead);pq->phead = next;}--pq->size;
}

取队头元素

//取队头元素
QDataType QueueFront(Queue* pq)
{assert(pq);return pq->phead->data;
}

取队尾元素

//取队尾元素
QDataType QueueBack(Queue* pq)
{assert(pq);return pq->ptail->data;
}

队列有效数据个数

可以选择遍历队列，但是使用size次数较多，循环遍历，额外浪费时间
也可以在定义队列结构时，加上int size作为计数器

//队列有效数据个数
//int QueueSize(Queue* pq)
//{
//	int size = 0;
//	QueueNode* pcur = pq->phead;
//	while (pcur)
//	{
//		++size;
//		pcur = pcur->next;
//	}
//	return size;
//}
int QueueSize(Queue* pq)
{return pq->size;
}

测试文件test.c

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#include"Queue.h"void test1()
{Queue q;//初始化QueueInit(&q);//入队QueuePush(&q,1);QueuePush(&q,2);QueuePush(&q,3);QueuePush(&q,4);//打印队列QueuePrint(&q);出队//QueuePop(&q);//QueuePop(&q);//QueuePop(&q);//取队头元素QDataType head = QueueFront(&q);printf("队头元素：%d\n", head);//取队头元素QDataType tail = QueueBack(&q);printf("队尾元素：%d\n", tail);//队列有效数据个数int size = QueueSize(&q);printf("有效数据个数：%d\n", size);//销毁QueueDestory(&q);
}int main()
{test1();return 0;
}