队列的概念及其结构
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 /后进后出 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。
队列的实现
队列的实现也有两种方式。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
数组队列
虽然数组也可以实现【队列】，但是挪动数据的效率真的很低！！
链式队列
无论是【栈】还是【队列】双向链表都是通吃的。但是我们为了节省资源就是要用【单链表】去实现队列。我们用【单链表】去实现【队列】需要注意：
- 入队列 == 尾插
- 出队列 == 头删
- 需要ptail指针维护队列最后一个元素
- 需要phead指针维护队列最后一个元素
- 二级指针&一级指针
- 带不带哨兵位的头节点都可（哨兵位的头节点最后要释放空间）
应用场景：办理业务排队打号机。因为【队列】是绝对公平的。还有广度优先遍历：队列
队列的常见接口的实现
- 入队列和出队列的顺序都只有一种！！
- 传二级指针/传一级指针的情况
- Queue* 和 QNode*---有时候我真的很无助
- 怎么去计算队列元素个数❓
- 怎么用其他方式替代传二级指针❓空间换时间的方式
- 链表都需要考虑❓链表没有元素❓链表只有一个元素//两种情况即对应指针的判断情况
- 二级指针 == 头节点 == 返回值 == 结构体包含两个一级指针
主函数Test.c
#include"Queue.h" int main() { Queue pq; QueueInit(&pq); QueuePush(&pq, 1); QueuePush(&pq, 2); QueuePush(&pq, 3); QueuePush(&pq, 4); QueuePush(&pq, 77); QueuePush(&pq, 7); while (!QueueEmpty(&pq)) { printf("队头元素：%d\n", QueueFront(&pq)); //printf("队尾元素：%d\n", QueueBack(&pq)); QueuePop(&pq); } QueueDestroy(&pq); return 0; }
头文件&函数声明Queue.h
头文件
#pragma once #include<stdio.h> #include<stdlib.h> #include<stdbool.h> #include<assert.h>
函数声明
- 创建节点
typedef int QDataType; //创建队列节点 typedef struct QueueNode { QDataType val; struct QueueNode* next;//易错❌QNode*next }QNode;
- 创建维护队列的指针
//两个指针维护链表队列 typedef struct Queue { QNode* phead; QNode* ptail; int size; }Queue;
- 初始化
void QueueInit(Queue* pq);
- 销毁释放空间
void QueueDestroy(Queue* pq);
- 入队列
void QueuePush(Queue* pq, QDataType x);
- 出队列
void QueuePop(Queue* pq);
- 队头元素
QDataType QueueFront(Queue* pq);
- 队尾元素
QDataType QueueBack(Queue* pq);
- 判断队列是否为空
bool QueueEmpty(Queue* pq);
- 队列元素个数
int QueueSzie(Queue* pq);
函数实现Queue.c
初始化QueueInit
#include"Queue.h" //不需要头节点，初始化 void QueueInit(Queue* pq) { assert(pq); pq->phead = NULL; pq->ptail = NULL; pq->size = 0; }
创建节点Createnode
QNode* Createnode(Queue* pq, QDataType x) { assert(pq); QNode* newnode = (QNode*)malloc(sizeof(QNode)); if (newnode == NULL) { perror("fail malloc"); return; } newnode->val = x; newnode->next = NULL; return newnode; }
空间释放QueueDestroy
//空间释放 void QueueDestroy(Queue* pq) { assert(pq); while (pq->phead) { QNode* cur = pq->phead; pq->phead = pq->phead->next; free(cur); cur = NULL; } pq->phead = NULL; pq->ptail = NULL; pq->size = 0; }
入队列QueuePush
//Push元素 void QueuePush(Queue* pq, QDataType x) { assert(pq); //创建节点 QNode* newnode = Createnode(pq,x); if (pq->phead == NULL) { pq->phead = pq->ptail = newnode; } else { pq->ptail->next = newnode; pq->ptail = newnode; } pq->size++; }
出队列QueuePop
- 删到空的情况（phead/ptail野指针的情况）
- 删到只剩一个节点的情况（ptail野指针的情况）
//Pop元素 void QueuePop(Queue* pq) { assert(pq); assert(pq->size > 0);//为NULL的判断 QNode* cur = pq->phead; pq->phead = pq->phead->next; free(cur); cur = NULL; //为一个节点的判断 if (pq->phead == NULL) { pq->ptail = NULL; } pq->size--; }
队头元素QueueFront
//队头元素 QDataType QueueFront(Queue* pq) { assert(pq); assert(pq->size > 0); return pq->phead->val; }
队尾元素QueueBack
//队尾元素 QDataType QueueBack(Queue* pq) { assert(pq); assert(pq->size > 0); return pq->ptail->val; }
判断队列是否为空QueueEmpty
//判断是否为NULL bool QueueEmpty(Queue* pq) { assert(pq); return pq->size == 0; }
队列元素个数QueueSize
//队员元素个数 int QueueSzie(Queue* pq) { assert(pq); return pq->size; }
链式队列总代码
//Test.c #include"Queue.h" int main() { Queue pq; QueueInit(&pq); QueuePush(&pq, 1); QueuePush(&pq, 2); QueuePush(&pq, 3); QueuePush(&pq, 4); QueuePush(&pq, 77); QueuePush(&pq, 7); while (!QueueEmpty(&pq)) { printf("队头元素：%d\n", QueueFront(&pq)); //printf("队尾元素：%d\n", QueueBack(&pq)); QueuePop(&pq); } QueueDestroy(&pq); return 0; } //Queue.h #pragma once #include<stdio.h> #include<stdlib.h> #include<stdbool.h> #include<assert.h> typedef int QDataType; //创建队列节点 typedef struct QueueNode { QDataType val; struct QueueNode* next;//易错❌QNode*next }QNode; //两个指针维护链表队列 typedef struct Queue { QNode* phead; QNode* ptail; int size; }Queue; //接口的实现 void QueueInit(Queue* pq);//初始化 void QueueDestroy(Queue* pq);//空间释放 void QueuePush(Queue* pq, QDataType x);//放元素到队列尾 void QueuePop(Queue* pq);//出元素到队头 QDataType QueueFront(Queue* pq);//队列头的元素 QDataType QueueBack(Queue* pq);//队列尾的元素 bool QueueEmpty(Queue* pq);//判断队列是否是否为NULL int QueueSzie(Queue* pq);//队列里面的元素个数 //Queue.c #include"Queue.h" //不需要头节点，初始化 void QueueInit(Queue* pq) { assert(pq); pq->phead = NULL; pq->ptail = NULL; pq->size = 0; } QNode* Createnode(Queue* pq, QDataType x) { assert(pq); QNode* newnode = (QNode*)malloc(sizeof(QNode)); if (newnode == NULL) { perror("fail malloc"); return; } newnode->val = x; newnode->next = NULL; return newnode; } //Push元素 void QueuePush(Queue* pq, QDataType x) { assert(pq); //创建节点 QNode* newnode = Createnode(pq,x); if (pq->phead == NULL) { pq->phead = pq->ptail = newnode; } else { pq->ptail->next = newnode; pq->ptail = newnode; } pq->size++; } //Pop元素 void QueuePop(Queue* pq) { assert(pq); assert(pq->size > 0);//为NULL的判断 QNode* cur = pq->phead; pq->phead = pq->phead->next; free(cur); cur = NULL; //为一个节点的判断 if (pq->phead == NULL) { pq->ptail = NULL; } pq->size--; } //队头元素 QDataType QueueFront(Queue* pq) { assert(pq); assert(pq->size > 0); return pq->phead->val; } //队尾元素 QDataType QueueBack(Queue* pq) { assert(pq); assert(pq->size > 0); return pq->ptail->val; } //判断是否为NULL bool QueueEmpty(Queue* pq) { assert(pq); return pq->size == 0; } //队员元素个数 int QueueSzie(Queue* pq) { assert(pq); return pq->size; } //空间释放 void QueueDestroy(Queue* pq) { assert(pq); while (pq->phead) { QNode* cur = pq->phead; pq->phead = pq->phead->next; free(cur); cur = NULL; } pq->phead = NULL; pq->ptail = NULL; pq->size = 0; }
✔✔✔✔✔最后，感谢大家的阅读，若有错误和不足，欢迎指正！下篇博文会分享一些【栈和队列的OJ题目】&【循环队列】各位小伙伴乖乖敲代码哦。
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