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＜队列（链式）＞《数据结构(C语言版)》

2022-11-27 91
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简介： ＜队列（链式）＞《数据结构(C语言版)》

目录

《数据结构(C语言版)》实战项目之队列（链式）的功能实现

                                                                            ——By 作者：新晓·故知

一、完整源码：

               完整源码如下，欢迎复制测试指正！

               队列（链式）的功能实现测试示例：  

      完整源码：

       二、队列（链式）的功能实现分析：

1.队列的概念及结构

2.队列的实现功能函数：

（1）初始化队列

（2）销毁队列

（3）插入（进队）

（4）删除（出队）

（5）判断队列是否为空

（6）判断队列大小

（7）队头

（8）队尾

扩展了解：

后记：●由于作者水平有限，文章难免存在谬误之处，敬请读者斧正，俚语成篇，恳望指教！

                                                                          ——By 作者：新晓·故知

 

《数据结构(C语言版)》实战项目之队列（链式）的功能实现

                                                                            ——By 作者：新晓·故知

一、完整源码：

完整源码如下，欢迎复制测试指正！

队列（链式）的功能实现测试示例：  image.gif编辑

完整源码：

Test.c:

#include "Queue.h"
//队列（链式）的功能实现
//初始化队列测试
void TestQueue1()
{
  Queue q;
  QueueInit(&q);
  ////1.一个一个创建数据
  //QueuePush(&q, 1);
  //QueuePush(&q, 2);
  //QueuePush(&q, 3);
  //QueuePush(&q, 4);
  //2.使用循环创建数据
  for (int i = 1; i < 6; ++i)
  {
    QueuePush(&q, i);
  }
  while (!QueueEmpty(&q))
  {
    printf("%d ", QueueFront(&q));
    QueuePop(&q);
  }
  printf("\n");
}
//判断队列大小测试
void TestQueue2()
{
  Queue q;
  QueueInit(&q);
  //2.使用循环创建数据
  for (int i = 1; i < 6; ++i)
  {
    QueuePush(&q, i);
    printf("%d ", QueueFront(&q));
    QueuePop(&q);
  }
  //2.使用循环创建数据
  for (int i = 1; i < 6; ++i)
  {
    QueuePush(&q, i);
    /*printf("%d ", QueueFront(&q));
    QueuePop(&q);*/
  }
  printf("\n");
  //判断队列大小
  size_t size=QueueSize(&q);
  printf("队列的大小为：%u", size);
}
//队头查找打印测试
void TestQueue3()
{
  Queue q;
  QueueInit(&q);
  //2.使用循环创建数据
  for (int i = 1; i < 6; ++i)
  {
    QueuePush(&q, i);
    printf("%d ", QueueFront(&q));
    QueuePop(&q);
  }
  printf("\n");
  for (int i = 1; i < 6; ++i)
  {
    QueuePush(&q, i);
    /*printf("%d ", QueueFront(&q));
    QueuePop(&q);*/
  }
  printf("%d ", QueueFront(&q));
}
//队尾查找打印测试
void TestQueue4()
{
  Queue q;
  QueueInit(&q);
  //2.使用循环创建数据
  for (int i = 1; i < 6; ++i)
  {
    QueuePush(&q, i);
    printf("%d ", QueueFront(&q));
    QueuePop(&q);
  }
  printf("\n");
  for (int i = 1; i < 6; ++i)
  {
    QueuePush(&q, i);
    /*printf("%d ", QueueFront(&q));
    QueuePop(&q);*/
  }
  printf("%d ", QueueBack(&q));
}
//入队+出队测试
void TestQueue5()
{
  Queue q;
  QueueInit(&q);
  //2.使用循环创建数据
  for (int i = 1; i < 6; ++i)
  {
    //入队
    QueuePush(&q, i);
    printf("%d ", QueueFront(&q));
    //出队
    QueuePop(&q);
  }
  printf("\n");
}
//销毁队列测试
void TestQueue6()
{
  Queue q;
  QueueInit(&q);
  //2.使用循环创建数据
  for (int i = 1; i < 6; ++i)
  {
    QueuePush(&q, i);
    printf("%d ", QueueFront(&q));
    //删除队头
    QueuePop(&q);
  }
  printf("\n");
  QueueEmpty(&q);
  QueueDestroy(&q);
  printf("%d ", QueueFront(&q));
}
int main()
{
  TestQueue1();
  TestQueue2();
  TestQueue3();
  TestQueue4();
  TestQueue5();
  //TestQueue6();
  return 0;
}
image.gif

Queue.c:

#include "Queue.h"
//队列（链式）的功能实现
//队列的功能函数
//初始化队列
void QueueInit(Queue* pq)
{
  assert(pq);
  pq->head = pq->tail = NULL;
}
//销毁
void QueueDestroy(Queue* pq)
{
  assert(pq);
  QNode* cur = pq->head;
  while (cur)
  {
    QNode* next = cur->next;
    free(cur);
    cur = next;
  }
  pq->head = pq->tail = NULL;
}
//插入（进队）
void QueuePush(Queue* pq, QDataType x)
{
  assert(pq);
  //开辟新结点
  QNode* newnode = (QNode*)malloc(sizeof(QNode));
  assert(newnode);
  newnode->data = x;
  newnode->next = NULL;
  if (pq->tail == NULL)
  {
    assert(pq->head == NULL);
    pq->head = pq->tail = newnode;
  }
  else
  {
    pq->tail->next = newnode;
    pq->tail = newnode;
  }
}
//删除（出队）
void QueuePop(Queue* pq)
{
  assert(pq);
  assert(pq->head && pq->tail);
  if (pq->head->next == NULL)
  {
    free(pq->head);
    pq->head = pq->tail = NULL;
  }
  else
  {
    QNode* next = pq->head->next;
    free(pq->head);
    pq->head = next;
  }
}
//判断队列是否为空
bool QueueEmpty(Queue* pq)
{
  assert(pq);
  //return pq->head == NULL && pq->tail == NULL;
  return pq->head == NULL;
}
//队列大小
//size_t即unsigned int，包含在头文件
size_t QueueSize(Queue* pq)
{
  assert(pq);
  QNode* cur = pq->head;
  size_t size = 0;
  while (cur)
  {
    size++;
    cur = cur->next;
  }
  return size;
  //如果经常使用size，可以在结构体中定义size，
  //然后初始化为0，就不用在使用while计算
  //这样就不用遍历，降低时间复杂度
}
//队头
QDataType QueueFront(Queue* pq)
{
  assert(pq);
  assert(pq->head);
  return pq->head->data;
}
//队尾
QDataType QueueBack(Queue* pq)
{
  assert(pq);
  assert(pq->tail);
  return pq->tail->data;
}
image.gif

Queue.h:

#pragma once
//队列（链式）的功能实现
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<stdbool.h>
#include<assert.h>
typedef int QDataType;
typedef struct QueueNode
{
  QDataType data;
  struct QueueNode* next;
}QNode;
//定义第二个结构体的原因是因为要方便队尾的插入，删除的管理
typedef struct Queue
{
  QNode* head;
  QNode* tail;
  //size_t size;  //若经常使用，可在此增加一个计数
}Queue;
//初始化队列
void QueueInit(Queue* pq);
//销毁
void QueueDestroy(Queue* pq);
//插入（进队）
void QueuePush(Queue* pq, QDataType x);
//删除（出队）
void QueuePop(Queue* pq);
//判断队列是否为空
bool QueueEmpty(Queue* pq);
//队列大小
size_t QueueSize(Queue* pq);   //size_t即unsigned int，包含在头文件
//队头
QDataType QueueFront(Queue* pq);
//队尾
QDataType QueueBack(Queue* pq);
image.gif

二、队列（链式）的功能实现分析：

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image.gif编辑

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。

image.gif编辑

2.队列的实现功能函数：

链式结构：表示队列

（1）初始化队列

//初始化队列
void QueueInit(Queue* pq)
{
  assert(pq);
  pq->head = pq->tail = NULL;
}
image.gif

（2）销毁队列

//销毁
void QueueDestroy(Queue* pq)
{
  assert(pq);
  QNode* cur = pq->head;
  while (cur)
  {
    QNode* next = cur->next;
    free(cur);
    cur = next;
  }
  pq->head = pq->tail = NULL;
}
image.gif

（3）插入（进队）

//插入（进队）
void QueuePush(Queue* pq, QDataType x)
{
  assert(pq);
  //开辟新结点
  QNode* newnode = (QNode*)malloc(sizeof(QNode));
  assert(newnode);
  newnode->data = x;
  newnode->next = NULL;
  if (pq->tail == NULL)
  {
    assert(pq->head == NULL);
    pq->head = pq->tail = newnode;
  }
  else
  {
    pq->tail->next = newnode;
    pq->tail = newnode;
  }
}
image.gif

（4）删除（出队）

//删除（出队）
void QueuePop(Queue* pq)
{
  assert(pq);
  assert(pq->head && pq->tail);
  if (pq->head->next == NULL)
  {
    free(pq->head);
    pq->head = pq->tail = NULL;
  }
  else
  {
    QNode* next = pq->head->next;
    free(pq->head);
    pq->head = next;
  }
}
image.gif

（5）判断队列是否为空

//判断队列是否为空
bool QueueEmpty(Queue* pq)
{
  assert(pq);
  //return pq->head == NULL && pq->tail == NULL;
  return pq->head == NULL;
}
image.gif

（6）判断队列大小

//队列大小
//size_t即unsigned int，包含在头文件
size_t QueueSize(Queue* pq)
{
  assert(pq);
  QNode* cur = pq->head;
  size_t size = 0;
  while (cur)
  {
    size++;
    cur = cur->next;
  }
  return size;
  //如果经常使用size，可以在结构体中定义size，
  //然后初始化为0，就不用在使用while计算
  //这样就不用遍历，降低时间复杂度
}
image.gif

（7）队头

//队头
QDataType QueueFront(Queue* pq)
{
  assert(pq);
  assert(pq->head);
  return pq->head->data;
}
image.gif

（8）队尾

//队尾
QDataType QueueBack(Queue* pq)
{
  assert(pq);
  assert(pq->tail);
  return pq->tail->data;
}
image.gif

销毁队列测试：

image.gif编辑

扩展了解：

实际中我们有时还会使用一种队列叫循环队列。如操作系统课程讲解生产者消费者模型时可以就会使用循环队列。环形队列可以使用数组实现，也可以使用循环链表实现。

image.gif编辑

image.gif编辑

后记：

●由于作者水平有限，文章难免存在谬误之处，敬请读者斧正，俚语成篇，恳望指教！

                                                                          ——By 作者：新晓·故知


关键词：
C语言数据结构
数据结构队列
C语言队列
数据结构c语言
队列C语言
新晓故知
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