文章目录
- （一）队列定义
- （二）队列实现
- （1）创建结构体
- （2）具体函数实现及解析
- 1.1 初始化队列
- 1.2入队列
- 1.3出队列
- 1.4取队首元素
- 1.5取队尾元素
- 1.6返回队列个数
- 1.7判断是否为空
- 1.8销毁队列
- （三）队列实现代代码
- （1）Queue.c
- （2）Queue.h
- （3）test.c
- （四）队列测试结果
（一）队列定义
队列是一种常用的数据结构，也是一种操作受限制的线性表，特点是只允许在表的头部进行删除操作，在表的尾部进行插入操作，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
我们实现可以用数组和链表结构实现，但使用链表更优，如果去用数组实现啊，出队列在数组头上出数据，效率会很低 ，需要挪动n次，时间复杂度为O(N)。
（二）队列实现
（1）创建结构体
typedef int QDataType;
typedef struct QueueNode
{
QDataType data;
struct QueueNode* next;
}QNode;
typedef struct Queue
{
QNode* head;
QNode* tail;
int size;
}Queue;
我们要创建两个结构体，一个表示链式结构，即队列，第二个是队列的结构。
先使用typedef int QDateType,是为了方便改类型，在结构体里创建2个成员变量，分别表示结点的数据域和指针域，之后创建队列里的结构体，在里面创建两个指针变量分别指向队列的头部和尾部,size记录队列的个数。
（2）具体函数实现及解析
1.1 初始化队列
void QueueInit(Queue* qq)//队列初始化
{
assert(qq);
qq->head = qq->tail = NULL;
qq->size = 0;
}
初始化队列，传一级指针改变的是结构体，只需要结构体指针，qq是不能为空的，所以需要断言防止人为穿空，把头指针和尾指针置空，size置0。
1.2入队列
void QueuePush(Queue* qq, QDataType x)//入队列
{
assert(qq);
QNode* newnode = (QNode*)malloc(sizeof(QNode));
if (newnode == NULL)
{
perror("malloc fail");
}
newnode->data = x;
newnode->next = NULL;
if (qq->tail == NULL)
{
qq->head = qq->tail = newnode;
}
else
{
qq->tail->next = newnode;
qq->tail = qq->tail->next;
}
qq->size++;
}
入队列其实就是尾插，先malloc申请一个结点，再判断是否为空，再把结点数据域和指针域分别给上x和空，再进行尾插：判断尾或者头是否为空，为空则把它们指向新节点，反之，把新节点链在尾部，并更新尾部，最后插入完把size++。
1.3出队列
void QueuePop(Queue* qq)//出队列
{
assert(qq);
assert(!QueueEmpty(qq));
if (qq->head->next == NULL)
{
free(qq->head);
qq->head = qq->tail = NULL;
}
else
{
QNode* del = qq->head;
qq->head = qq->head->next;
free(del);
}
qq->size--;
}
出队列是进行头删，除了断言qq是否为空，还要判断整个队列是否为空，空的时候不能删。头删如果只有一个结点，直接free，并把头和尾置空；否则先把头部存在del指针变量中，再更新头结点，释放del。最后size个数–。
1.4取队首元素
QDataType QueueFront(Queue* qq)//取队列首元素
{
assert(qq);
assert(!QueueEmpty(qq));
return qq->head->data;
}
取队首也需要断言，直接返回头部指向的数据。
1.5取队尾元素
QDataType QueueBack(Queue* qq)//取队列尾元素
{
assert(qq);
assert(!QueueEmpty(qq));
return qq->tail->data;
}
取队尾直接返回尾部指向的数据。
1.6返回队列个数
int QueueSize(Queue* qq)//返回队列个数
{
assert(qq);
return qq->size;
}
返回队列个数，返回qq指向的个数。
1.7判断是否为空
bool QueueEmpty(Queue* qq)//判断是否为空
{
assert(qq);
return qq->head == NULL &&qq->tail == NULL;
}
判断是否为空，直接返回head和tail同时为空，如果同时为空返回true，有一个不为空返回false。
1.8销毁队列
void QueueDestroy(Queue* qq)//销毁队列
{
assert(qq);
QNode* cur = qq->head;
while (cur)
{
QNode* del = cur;
cur = cur->next;
free(del);
}
qq->head = qq->tail = NULL;
qq->size = 0;
}
队列销毁需要把头指针存到cur中，用while循环，把cur存到del指针变量中，更新cur，并释放掉del。最后把头指针和尾指针同时置为空，size置0。
（三）队列实现代代码
（1）Queue.c
#include"Queue.h"
void QueueInit(Queue* qq)//队列初始化
{
assert(qq);
qq->head = qq->tail = NULL;
qq->size = 0;
}
void QueuePush(Queue* qq, QDataType x)//入队列
{
assert(qq);
QNode* newnode = (QNode*)malloc(sizeof(QNode));
if (newnode == NULL)
{
perror("malloc fail");
}
newnode->data = x;
newnode->next = NULL;
if (qq->tail == NULL)
{
qq->head = qq->tail = newnode;
}
else
{
qq->tail->next = newnode;
qq->tail = qq->tail->next;
}
qq->size++;
}
void QueuePop(Queue* qq)//出队列
{
assert(qq);
assert(!QueueEmpty(qq));
if (qq->head->next == NULL)
{
free(qq->head);
qq->head = qq->tail = NULL;
}
else
{
QNode* del = qq->head;
qq->head = qq->head->next;
free(del);
}
qq->size--;
}
QDataType QueueFront(Queue* qq)//取队列首元素
{
assert(qq);
assert(!QueueEmpty(qq));
return qq->head->data;
}
QDataType QueueBack(Queue* qq)//取队列尾元素
{
assert(qq);
assert(!QueueEmpty(qq));
return qq->tail->data;
}
int QueueSize(Queue* qq)//返回队列个数
{
assert(qq);
return qq->size;
}
bool QueueEmpty(Queue* qq)//判断是否为空
{
assert(qq);
return qq->head == NULL &&qq->tail == NULL;
}
void QueueDestroy(Queue* qq)//销毁队列
{
assert(qq);
QNode* cur = qq->head;
while (cur)
{
QNode* del = cur;
cur = cur->next;
free(del);
}
qq->head = qq->tail = NULL;
qq->size = 0;
}
（2）Queue.h
#pragma once
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<assert.h>
#include<stdbool.h>
typedef int QDataType;
typedef struct QueueNode
{
QDataType data;
struct QueueNode* next;
}QNode;
typedef struct Queue
{
QNode* head;
QNode* tail;
int size;
}Queue;
void QueueInit(Queue* qq);//队列初始化
void QueuePush(Queue* qq,QDataType x);//入队列
void QueuePop(Queue* qq);//出队列
QDataType QueueFront(Queue* qq);//取队列首元素
QDataType QueueBack(Queue* qq);//取队列尾元素
int QueueSize(Queue* qq);//返回队列个数
bool QueueEmpty(Queue* qq);//判断是否为空
void QueueDestroy(Queue* qq);//销毁队列
（3）test.c
#include"Queue.h"
void test()
{
Queue q;
QueueInit(&q);
QueuePush(&q, 9);
QueuePush(&q, 8);
printf("%d ", QueueFront(&q));
QueuePop(&q);
QueuePush(&q, 7);
QueuePush(&q, 6);
printf("%d\n", QueueEmpty(&q));
printf("%d\n", QueueFront(&q));
printf("%d\n", QueueBack(&q));
while (!QueueEmpty(&q))
{
printf("%d ", QueueFront(&q));
QueuePop(&q);
}
printf("\n");
printf("%d\n", QueueSize(&q));
}
int main()
{
test();
return 0;
}
（四）队列测试结果
