数据结构--队列【详解】~(?￣??￣??)~

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队列定义：

?队列的声明与头文件的包含：

队列的声明：?

头文件的包含：?

队列的基本操作:?

初始化队列 :?

?摧毁队列：

?入队列：

?出队列：

返回队头数据：

返回队尾数据：

返回队列当前大小：

判空操作：

测试数据：?

最后，完整代码：

---

队列定义：

队列是一个先进先出的数据结构（First in First out）。只能对表尾进行插入，对表头进行结点的删除，这样强限制性的链表，这就是所说的队列。也就是说，队列是限定在表的一端进行插入，表的另一端进行删除的数据结构。

图解：

?如同日常生活中去买票排队，每一列队伍都有一个队尾和队首，先来的先买票，后来的后买，买好的就从队首出去，新来买票的就需要从队尾继续排队。

为了使用的方便，咱们将队头位置的指针命名为head,队尾为tail?

?队列的声明与头文件的包含：

队列的声明：?

typedef int QDataType;

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

typedef struct Queue//定义类型为QNode的指向队头和队尾的指针
{
	QNode* head;
	QNode* tail;
}Queue;

这里通过单链表实现队列，需要一个单链表的结构QueueNode。然后头尾指针需要另外开辟一个结构体，指针的类型是QNode*.?通过指针head和tail来查询队列中的队头和队尾数据。

头文件的包含：?

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

队列的基本操作:?

//初始化队列
void QueueInit(Queue* pq);
//摧毁队列
void QueueDestory(Queue* pq);

//入队列
void QueuePush(Queue* pq, QDataType x);
//出队列
void QueuePop(Queue* pq);
//返回队头数据
QDataType QueueFront(Queue* pq);
//返回队尾数据
QDataType QueueBack(Queue* pq);
//返回队列当前大小
int QueueSize(Queue* pq);
//判空操作
bool QueueEmpty(Queue* pq);

?

初始化队列 :?

void QueueInit(Queue* pq)
{
	assert(pq);
	pq->head = pq->tail = NULL;//将指向队头和队尾的指针置空
}

?摧毁队列：

void QueueDestory(Queue* pq)
{
	assert(pq);
	QNode* cur = pq->head;
	while (cur)
	{
		QNode* next = cur->next;//保存下一个节点的指针，释放当亲位置的空间
		free(cur);
		cur = next;
	}
	pq->head = pq->tail = NULL;//释放完后将队头和队尾指针都置空
}

?入队列：

void QueuePush(Queue* pq,QDataType x)
{
	assert(pq);
	QNode* newnode = (QNode*)malloc(sizeof(QNode));
	if (newnode == NULL)//为新节点开辟空间
	{
		printf("malloc fail\n");
		exit(-1);
	}
	newnode->data = x;
	newnode->next = NULL;//为新节点赋值
	if (pq->tail == NULL)//若当前尾为空，就将队头，尾指针指向newnode
	{
		pq->tail = pq->head = newnode;
	}
	else
	{
		pq->tail->next = newnode;//否则队尾指针的next指向newnode
		pq->tail = newnode;
	}
}

1.入队列前需要开辟一个新节点，同时进行判空操作

2.进行入队操作的时候，首先需要判断队列是否为空，如果队列为空的话，需要将头指针和尾指针一同指向第一个结点?

3.如果不为空，就进行队列的尾插操作，同时移动tail的位置以便于下一次的插入

?

?出队列：

void QueuePop(Queue* pq)
{
	assert(pq);
	//一个
	if (pq->head->next == NULL)
	{
		free(pq->head);
		pq->head = pq->tail = NULL;
	}
	//多个
	else
	{
		QNode* next = pq->head->next;
		free(pq->head);
		pq->head = next;
	}
}

出队列是需要判断当前队列中的节点个数，分为一个和多个进行讨论。如果只有一个，就将头节点内存释放，接着将头尾指针置空，防止野指针的出现。如果是多个节点，就需要将头节点的下一个节点保存，以免找不到。接着将头节点内存释放，释放后，移动头指针head的位置，使其指向下一个节点。?

返回队头数据：

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

返回队尾数据：

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

返回队列当前大小：

int QueueSize(Queue* pq)
{
	assert(pq);
	int size = 0;
	QNode* cur = pq->head;
	while (cur)
	{
		size++;
		cur = cur->next;
	}
	return size;
}

判空操作：

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

测试数据：?

?

最后，完整代码：

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

typedef int QDataType;

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

typedef struct Queue//定义类型为QNode的指向队头和队尾的指针
{
	QNode* head;
	QNode* tail;
}Queue;
//初始化队列
void QueueInit(Queue* pq)
{
	assert(pq);
	pq->head = pq->tail = NULL;//将指向队头和队尾的指针置空
}
//摧毁队列
void QueueDestory(Queue* pq)
{
	assert(pq);
	QNode* cur = pq->head;
	while (cur)
	{
		QNode* next = cur->next;//保存下一个节点的指针，释放当亲位置的空间
		free(cur);
		cur = next;
	}
	pq->head = pq->tail = NULL;//释放完后将队头和队尾指针都置空
}
//入队列
void QueuePush(Queue* pq,QDataType x)
{
	assert(pq);
	QNode* newnode = (QNode*)malloc(sizeof(QNode));
	if (newnode == NULL)//为新节点开辟空间
	{
		printf("malloc fail\n");
		exit(-1);
	}
	newnode->data = x;
	newnode->next = NULL;//为新节点赋值
	if (pq->tail == NULL)//若当前尾为空，就将队头，尾指针指向newnode
	{
		pq->tail = pq->head = newnode;
	}
	else
	{
		pq->tail->next = newnode;//否则队尾指针的next指向newnode
		pq->tail = newnode;
	}
}
//出队列
void QueuePop(Queue* pq)
{
	assert(pq);
	//一个
	if (pq->head->next == NULL)
	{
		free(pq->head);
		pq->head = pq->tail = NULL;
	}
	//多个
	else
	{
		QNode* next = pq->head->next;
		free(pq->head);
		pq->head = next;
	}
}
//返回队头数据
QDataType QueueFront(Queue* pq)
{
	assert(pq);
	assert(pq->head);
	return pq->head->data;
}
//返回队尾数据
QDataType QueueBack(Queue* pq)
{
	assert(pq);
	assert(pq->head);
	return pq->tail->data;
}
//返回队列当前大小
int QueueSize(Queue* pq)
{
	assert(pq);
	int size = 0;
	QNode* cur = pq->head;
	while (cur)
	{
		size++;
		cur = cur->next;
	}
	return size;
}
//判空操作
bool QueueEmpty(Queue* pq)
{
	assert(pq);
	return pq->head == NULL;
}

void QueueTest()
{
	Queue q;
	QueueInit(&q);
	QueuePush(&q, 1);
	QueuePush(&q, 2);
	printf("%d ", QueueFront(&q));
	QueuePop(&q);
	printf("%d ", QueueFront(&q));
	QueuePop(&q);
	QueuePush(&q, 3);
	QueuePush(&q, 4);
	while (!QueueEmpty(&q))
	{
		printf("%d ", QueueFront(&q));
		QueuePop(&q);
	}
	printf("\n");
	QueueDestory(&q);
}
int main()
{
	QueueTest();
	return 0;
}

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