数据结构和算法学习记录——特殊线性表之队列-队列的概念、队列结构体类型定义 、基本接口函数、初始化函数、销毁队列函数、入队列函数、判断队列是否为空、出队列函数、读取队头队尾的数据 、计算队列数据个数

简介: 数据结构和算法学习记录——特殊线性表之队列-队列的概念、队列结构体类型定义 、基本接口函数、初始化函数、销毁队列函数、入队列函数、判断队列是否为空、出队列函数、读取队头队尾的数据 、计算队列数据个数

队列的概念

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 Frist 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。

结构体类型定义

#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
#include <assert.h>
#include <stdbool.h>
typedef int QDataType;
 
typedef struct QueueNode
{
  struct QueueNode* next;
  QDataType data;
}QueueNode;
 
typedef struct Queue
{
  QueueNode* head;
  QueueNode* tail;
}Queue;

基本接口函数

//基本接口函数
void QueueInit(Queue* pq);
void QueueDestroy(Queue* pq);
void QueuePush(Queue* pq, QDataType x);
void QueuePop(Queue* pq);
QDataType QueueFront(Queue* pq);
QDataType QueueBack(Queue* pq);
int QueueSize(Queue* pq);
bool QueueEmpty(Queue* pq);

初始化函数

void QueueInit(Queue* pq)
{
  assert(pq);
 
  pq->head = NULL;
  pq->tail = NULL;
}

销毁队列函数

队列的销毁和链表的销毁基本相同,注意在free时记得提前存储下一个结点的地址即可。

void QueueDestroy(Queue* pq)
{
  assert(pq);
  
  QueueNode* cur = pq->head;
  while (cur != NULL)
  {
    QueueNode* next = cur->next;
    free(cur);
    cur = next;
  }
  pq->head = pq->tail = NULL;
}

入队列函数

当队列中没有数据时,头结点即是尾结点,所以将新结点赋给头结点和尾结点。 当队列中有数据时,则进行链表的尾插操作。tail->next = newnode;tail = newnode。

void QueuePush(Queue* pq, QDataType x)
{
  assert(pq);
  QueueNode* newnode = (QueueNode*)malloc(sizeof(QueueNode));
  newnode->data = x;
  newnode->next = NULL;
 
  if (pq->head == NULL)
  {
    pq->head = pq->tail = newnode;
  }
  else
  {
    pq->tail->next = newnode;
    pq->tail = newnode;
  }
}

判断队列是否为空

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

出队列函数

出队列函数要注意判断队列是否为空,为空就没有数据可以进行出队列的操作了。

而当队列一直进行出队列的操作,直到队列中只剩下一个数据。头指针和尾指针指向相同的地址,它们所指向的空间被释放掉之后,指针所指向的地址只有head被置空,但tail并没有置空,所以此处的tail存在野指针的隐患。 故要注意多加一步,当head被置空时,tail也进行置空。


void QueuePop(Queue* pq)
{
  assert(pq);
  assert(!QueueEmpty(pq));
 
  QueueNode* next = pq->head->next;
  free(pq->head);
  pq->head = next;
  if (pq->head == NULL)
  {
    pq->tail = NULL;
  }
}

读取队头队尾的数据

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

计算队列中有多少个数据

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

出队列中的所有数据

int main()
{
  Queue pq;
  QueueInit(&pq);
  QueuePush(&pq, 1);
  QueuePush(&pq, 2);
  QueuePush(&pq, 3);
  QueuePush(&pq, 4);
  QueuePush(&pq, 5);
  while (!QueueEmpty(&pq))
  {
    QDataType front = QueueFront(&pq);
    printf("%d\t", front);
    QueuePop(&pq);
  }
  printf("\n");
  QueueDestroy(&pq);
  return 0;
}

运行结果为:

 

队列的部分应用

医院、营业厅、银行的抽号机(保证公平性,先来先被服务)

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