educoder数据结构与算法 队列 第2关 实现一个链接存储的队列

任务描述

本关任务：实现 step2/CLnkQueue.cpp 中的CLQ_IsEmpty、CLQ_Length、CLQ_In和CLQ_Out四个操作函数，以实现判断队列是否为空、求队列长度、队列元素入队和出队等功能。

相关知识

链式队列的定义

队列的存储除了顺序存储之外也可以采用链接存储方式来实现。图 1 描述了队列的一种链接存储实现方案。

该队列存储了 3 个元素 {56,77,15} ，其中 56 为队列头， 15 为队列尾。

这种实现方案中涉及到的两个属性元素如下：

• rear: 指向队列尾结点的指针；
• next: 指向队列头结点的指针。

当队列是空队列时，rear指向附加头结点，附加头结点的数据项等于 0 ，如图 2 所示。

基于这些属性要素组织成的链表结点的结构定义为：

1. struct LNode {
2. T data;
3. LNode* next;
4. };

为了讨论简单，我们假设队列元素的数据类型为整数：

1. typedef int T; // 队列元素的数据类型

据此，只要给定rear指针，我们就可以对队列进行入队和出队的操作。

• 在给定图 1 的状态下，进队一个元素 25 以后的状态如图 3 所示：

• 若出队一个元素是指将当前队列头结点去掉。则在给定图 3 的状态下，进行一次出队后的状态如图 4 所示：

链式队列的主要操作

对数据元素进行操作处理是一个数据结构的重要组成部分。队列涉及的主要操作如下：

创建队列：创建一个队列。具体操作函数定义如下： LNode* CLQ_Create()；

释放队列空间：释放队列所占用的空间，其中rear指向尾结点。具体操作函数定义如下： void CLQ_Free(LNode* rear)；

置空队列：将队列变为空队列，其中rear指向尾结点。具体操作函数定义如下： void CLQ_MakeEmpty(LNode* & rear)；

判断队列是否为空：若队列为空，则返回 true，否则返回false。具体操作函数定义如下： bool CLQ_IsEmpty(LNode* rear)；

求队列长度：获取队列的长度，其中rear指向尾结点。具体操作函数定义如下： int CLQ_Length(LNode* rear)；

新结点入队列：新结点加入链表尾部，其中rear指向尾结点。具体操作函数定义如下： void CLQ_In(LNode* & rear, T x)；

队列元素出队列：item为出队的元素的值。若出队成功(队列不为空)，则返回true；否则(队列空)，返回false。具体操作函数定义如下： bool CLQ_Out(LNode* & rear, T& item)；

获取队列头结点元素：若获取失败(队列空)，则返回值为false，否则返回值为true。具体操作函数定义如下： bool CLQ_Head(LNode* rear, T& item)；

打印队列：依次打印出队列中的每个元素。具体操作函数定义如下： void CLQ_Print(LNode* rear)。

编程要求

本关任务是实现 step2/CLnkQueue.cpp 中的CLQ_IsEmpty、CLQ_Length、CLQ_In和CLQ_Out四个操作函数，以实现判断队列是否为空、求队列长度、队列元素入队和出队等功能。具体要求如下：

CLQ_IsEmpty：判断队列是否为空，若队列为空，则返回true，否则返回false；

CLQ_Length：获取队列的长度；

CLQ_In：新结点加入链表尾部；

CLQ_Out：队列元素出队列，若出队成功(队列不为空)，则返回true；否则(队列空)返回false；

输入输出格式请参见后续说明及测试样例。

注意：本关必读中提及的其他操作已经由平台实现，你在实现本关任务的四个操作函数时，在函数体内可调用其他操作。

本关涉及的代码文件 CLnkQueue.cpp 中的 4 个操作函数的代码框架如下：

bool CLQ_IsEmpty(LNode* rear)

// 判断队列是否为空

{

// 请在这里补充代码，完成本关任务

/********** Begin *********/

/********** End **********/

}

int CLQ_Length(LNode* rear)

// 返回队列长度，rear指向尾结点

{

// 请在这里补充代码，完成本关任务

/********** Begin *********/

/********** End **********/

}

void CLQ_In(LNode* & rear, T x)

// 入队列, 新结点加入链表尾部。rear指向尾结点

{

// 请在这里补充代码，完成本关任务

/********** Begin *********/

/********** End **********/

}

bool CLQ_Out(LNode* & rear, T& item)

// 出队列。空队列时，返回值为false。rear指向尾结点

{

// 请在这里补充代码，完成本关任务

/********** Begin *********/

/********** End **********/

}

测试说明

本关的测试文件是 step2/Main.cpp ，负责对你实现的代码进行测试。具体代码如下：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include "CLnkQueue.h"
#pragma warning(disable:4996)
int main()
{
LNode* rear=CLQ_Create();
char dowhat[100];
while(true) {
scanf("%s", dowhat);
if (!strcmp(dowhat,"in")) {
T x;
scanf("%d", &x);
CLQ_In(rear,x);
}else if (!strcmp(dowhat,"out")) {
T item;
CLQ_Out(rear, item);
}
else {
break;
}
}
int length=CLQ_Length(rear);
printf("Queue length: %d\n", length);
printf("Queue data: ");
CLQ_Print(rear);
CLQ_Free(rear);
}

注意：step2/Main.cpp 的代码不能被修改。

输入输出说明： 输入格式： 输入多个操作：如果输入 “in” ，则后面跟一个数 x ，表示 x 入队列；如果输入 “out” ，表示出队列操作；如果输入 “end” ，表示输入结束。

输出格式： 输出队列长度，然后从队头到队尾依次输出队列的各元素。

以下是平台对 step2/Main.cpp 的测试样例： 样例输入: in 1 in 3 in 5 in 9 in 12 out end 样例输出 Queue length: 4 Queue data: 3 5 9 12

开始你的任务吧，祝你成功！

人生，对于我们谁都有许多想法，但由于迟迟没有付诸行动，结果多少光阴过去，却只能停留在计划中，要想拥有成功，就需要赋予人生足够的速度，这是成功者的姿态，也是胜利者的姿态。

AC_Code

/
// 队列的链接存储实现文件。
// 采用循环链表，具有附加头节点，使用尾结点指针。
// CLQ_   Circularly Linked Queue
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include "CLnkQueue.h"
LNode* CLQ_Create()
// 创建一个队列。
{
    LNode* rear=(LNode*)malloc(sizeof(LNode));
    rear->data = 0;
    rear->next = rear;
    return rear;
}
void CLQ_Free(LNode* rear)
// rear指向尾结点。
{
    CLQ_MakeEmpty(rear);
    free(rear);
}
void CLQ_MakeEmpty(LNode* & rear)
// rear指向尾结点。
// 将队列变为空队列。
{
    T item;
    while(!CLQ_IsEmpty(rear))
        CLQ_Out(rear,item);
}
bool CLQ_IsEmpty(LNode* rear)
// 判断队列是否为空。
{
    // 请在Begin-End之间补充代码，完成队列是否为空的判断。
    /********** Begin *********/
    return rear==rear->next;
    /********** End **********/
}
int CLQ_Length(LNode* rear)
// 返回队列长度，rear指向尾结点。
{
    // 请在Begin-End之间补充代码，获取队列长度。
    /********** Begin *********/
    return rear->next->data;
    /********** End **********/
}
void CLQ_In(LNode* & rear, T x)
// 入队列, 新结点加入链表尾部。rear指向尾结点。
{
    // 请在Begin-End之间补充代码，完成新结点入队操作。
    /********** Begin *********/
    LNode*newNode=new LNode;
    newNode->data=x;
    newNode->next=rear->next;
    rear->next=newNode;
    rear=newNode;
    rear->next->data++;
    /********** End **********/
}
bool CLQ_Out(LNode* & rear, T& item)
// 出队列。空队列时，返回值为false。rear指向尾结点。
{
    // 请在Begin-End之间补充代码，完成结点出队操作。
    /********** Begin *********/
if(CLQ_IsEmpty(rear))  return false;
    else if(rear->next->data==1) 
    {
        rear=rear->next;
        rear->next=rear;
        rear->data--;
    }
    else
    {
        LNode* addNode=rear->next;
        addNode->next=addNode->next->next;
        addNode->data--;
        return true;
    }
    /********** End **********/
}
bool CLQ_Head(LNode* rear, T& item)
// rear指向尾结点。
// 获取队列头。空队列时返回值为false。
{
    if (CLQ_IsEmpty(rear)) 
        return false;
    item = rear->next->next->data;
    return true;
}
void CLQ_Print(LNode* rear)
// 打印队列。
{
    if (CLQ_IsEmpty(rear))  {
        printf("The queue is: empty. \n");
        return;
    }
    LNode* node=rear->next->next;
    do {
        printf("%d  ", node->data);
        node = node->next;
    }   while (node != rear->next); 
    //printf("\n");
}