一、队列的概念与结构
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，如下图。
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。
二、队列的实现
1、队列的初始化与销毁
这个思路是，先创建一个节点用来存储数据，也就是一个单链表，而这里需要头和尾，也就是尾进头出，如1 2 3 4 5 6 7 这样进去，出去也是1 2 3 4 5 6 7，顺序不会改变，所以这里又定义了一个结构用来存储头和尾以及有效的数据，方便后续操作，初始化这里就是把头和尾指向空，当有数据进来时才指向新的节点，销毁就是把单链表释放销毁，而刚开始使用存储链表的头和尾的结构体，因为是局
部变量，只需要把头和尾的指针置空，当函数销毁时，这个结构体也会销毁，代码如下。
typedef int QDataType; // 链式结构：表示队列 typedef struct QueueNode { struct QueueNode* next; QDataType data; }QNode; // 队列的结构 typedef struct Queue { QNode* phead; QNode* ptail; int size; }Queue; // 初始化队列 void QueueInit(Queue* pq) { assert(pq); pq->phead = NULL; pq->ptail = NULL; pq->size = 0; } // 销毁队列 void QueueDestroy(Queue* pq) { assert(pq); QNode* cur = pq->phead; while (cur) { QNode* next = cur->next; free(cur); cur = next; } pq->phead = pq->ptail = NULL; pq->size = 0; }
2、队列的入队与出队
这个队列是尾进头出，也就相当于尾插头删，但是需要考虑到链表中没有数据时的情况，也就是尾插时没有数据，会插入一个数据，第二个就是正常的尾插，而头删就需要考虑没有数据时，就直接释放了，代码如下。
// 队尾入队列 void QueuePush(Queue* pq, QDataType data) { assert(pq); QNode* newnode = (QNode*)malloc(sizeof(QNode)); if (newnode == NULL) { perror("malloc fail"); return; } newnode->data = data; newnode->next = NULL; if (pq->ptail == NULL) { assert(pq->phead==NULL); pq->phead = pq->ptail = newnode; } else { pq->ptail->next = newnode; pq->ptail = newnode; } pq->size++; } // 队头出队列 void QueuePop(Queue* pq) { assert(pq); assert(!QueueEmpty(pq)); if (pq->phead->next == NULL) { free(pq->phead); pq->phead = pq->ptail = NULL; } else { QNode* next = pq->phead->next; free(pq->phead); pq->phead = next; } pq->size--; }
3、判断与获取首尾元素与队列内有效元素
这个就是利用之前创建的结构体可以判断下链表里有没有数据，如果有可以直接返回，之前定义的数据个数也就是可以直接看出链表有多少数据，判断也就可以直接判断有多少数据，但是不能在删除时不能忘记把数据个数减减。
// 获取队列头部元素 QDataType QueueFront(Queue* pq) { assert(pq); assert(!QueueEmpty(pq)); return pq->phead->data; } // 获取队列队尾元素 QDataType QueueBack(Queue* pq) { assert(pq); assert(!QueueEmpty(pq)); return pq->ptail->data; } // 获取队列中有效元素个数 int QueueSize(Queue* pq) { assert(pq); return pq->size; } // 检测队列是否为空，如果为空返回非零结果，如果非空返回0 bool QueueEmpty(Queue* pq) { assert(pq); return pq->size==0; }
4、测试与测试结果
这个就是测试各个函数，也就是插入1 2 3 4 5 6 7然后读取下有几个数据，然后把尾部数据打印，利用之前写的判断函数也就可以直接用while函数去进行出队数据并且打印，然后队里数据全部出完后，再去取数据打印和删除，会直接报错，代码和测试结果如图。
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1 #include "QL.h" void TestQueue() { Queue q; QueueInit(&q); QueuePush(&q, 1); QueuePush(&q, 2); QueuePush(&q, 3); QueuePush(&q, 4); QueuePush(&q, 5); QueuePush(&q, 6); QueuePush(&q, 7); printf("size:%d\n", QueueSize(&q)); printf("%d\n", QueueBack(&q)); while (!QueueEmpty(&q)) { printf("%d ", QueueFront(&q)); QueuePop(&q); } printf("%d ", QueueFront(&q)); QueuePop(&q); QueueDestroy(&q); } int main() { TestQueue(); return 0; }
三、代码
test.c
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1 #include "QL.h" void TestQueue() { Queue q; QueueInit(&q); QueuePush(&q, 1); QueuePush(&q, 2); QueuePush(&q, 3); QueuePush(&q, 4); QueuePush(&q, 5); QueuePush(&q, 6); QueuePush(&q, 7); printf("size:%d\n", QueueSize(&q)); printf("%d\n", QueueBack(&q)); while (!QueueEmpty(&q)) { printf("%d ", QueueFront(&q)); QueuePop(&q); } printf("%d ", QueueFront(&q)); QueuePop(&q); QueueDestroy(&q); } int main() { TestQueue(); return 0; }
QL.c
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1 #include "QL.h" // 初始化队列 void QueueInit(Queue* pq) { assert(pq); pq->phead = NULL; pq->ptail = NULL; pq->size = 0; } // 队尾入队列 void QueuePush(Queue* pq, QDataType data) { assert(pq); QNode* newnode = (QNode*)malloc(sizeof(QNode)); if (newnode == NULL) { perror("malloc fail"); return; } newnode->data = data; newnode->next = NULL; if (pq->ptail == NULL) { assert(pq->phead==NULL); pq->phead = pq->ptail = newnode; } else { pq->ptail->next = newnode; pq->ptail = newnode; } pq->size++; } // 队头出队列 void QueuePop(Queue* pq) { assert(pq); assert(!QueueEmpty(pq)); if (pq->phead->next == NULL) { free(pq->phead); pq->phead = pq->ptail = NULL; } else { QNode* next = pq->phead->next; free(pq->phead); pq->phead = next; } pq->size--; } // 获取队列头部元素 QDataType QueueFront(Queue* pq) { assert(pq); assert(!QueueEmpty(pq)); return pq->phead->data; } // 获取队列队尾元素 QDataType QueueBack(Queue* pq) { assert(pq); assert(!QueueEmpty(pq)); return pq->ptail->data; } // 获取队列中有效元素个数 int QueueSize(Queue* pq) { assert(pq); return pq->size; } // 检测队列是否为空，如果为空返回非零结果，如果非空返回0 bool QueueEmpty(Queue* pq) { assert(pq); return pq->size==0; } // 销毁队列 void QueueDestroy(Queue* pq) { assert(pq); QNode* cur = pq->phead; while (cur) { QNode* next = cur->next; free(cur); cur = next; } pq->phead = pq->ptail = NULL; pq->size = 0; }
QL.h
#pragma once #include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <assert.h> #include <stdbool.h> typedef int QDataType; // 链式结构：表示队列 typedef struct QueueNode { struct QueueNode* next; QDataType data; }QNode; // 队列的结构 typedef struct Queue { QNode* phead; QNode* ptail; int size; }Queue; // 初始化队列 void QueueInit(Queue* pq); // 队尾入队列 void QueuePush(Queue* pq, QDataType data); // 队头出队列 void QueuePop(Queue* pq); // 获取队列头部元素 QDataType QueueFront(Queue* pq); // 获取队列队尾元素 QDataType QueueBack(Queue* pq); // 获取队列中有效元素个数 int QueueSize(Queue* pq); // 检测队列是否为空，如果为空返回非零结果，如果非空返回0 bool QueueEmpty(Queue* pq); // 销毁队列 void QueueDestroy(Queue* pq);
