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队列的概念及其结构
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 /后进后出 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。
队列的实现
队列的实现也有两种方式。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
数组队列
虽然数组也可以实现【队列】，但是挪动数据的效率真的很低！！
链式队列
无论是【栈】还是【队列】双向链表都是通吃的。但是我们为了节省资源就是要用【单链表】去实现队列。我们用【单链表】去实现【队列】需要注意：
- 入队列 == 尾插
- 出队列 == 头删
- 需要ptail指针维护队列最后一个元素
- 需要phead指针维护队列最后一个元素
- 二级指针&一级指针
- 带不带哨兵位的头节点都可（哨兵位的头节点最后要释放空间）
应用场景：办理业务排队打号机。因为【队列】是绝对公平的。还有广度优先遍历：队列
队列的常见接口的实现
- 入队列和出队列的顺序都只有一种！！
- 传二级指针/传一级指针的情况
- Queue* 和 QNode*---有时候我真的很无助
- 怎么去计算队列元素个数❓
- 怎么用其他方式替代传二级指针❓空间换时间的方式
- 链表都需要考虑❓链表没有元素❓链表只有一个元素//两种情况即对应指针的判断情况
- 二级指针 == 头节点 == 返回值 == 结构体包含两个一级指针
主函数Test.c
#include"Queue.h"
int main()
{
Queue pq;
QueueInit(&pq);
QueuePush(&pq, 1);
QueuePush(&pq, 2);
QueuePush(&pq, 3);
QueuePush(&pq, 4);
QueuePush(&pq, 77);
QueuePush(&pq, 7);
while (!QueueEmpty(&pq))
{
printf("队头元素：%d\n", QueueFront(&pq));
//printf("队尾元素：%d\n", QueueBack(&pq));
QueuePop(&pq);
}
QueueDestroy(&pq);
return 0;
}头文件&函数声明Queue.h
头文件
#pragma once
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<stdbool.h>
#include<assert.h>函数声明
- 创建节点
typedef int QDataType;
//创建队列节点
typedef struct QueueNode
{
QDataType val;
struct QueueNode* next;//易错❌QNode*next
}QNode;- 创建维护队列的指针
//两个指针维护链表队列
typedef struct Queue
{
QNode* phead;
QNode* ptail;
int size;
}Queue;- 初始化
void QueueInit(Queue* pq);- 销毁释放空间
void QueueDestroy(Queue* pq);- 入队列
void QueuePush(Queue* pq, QDataType x);- 出队列
void QueuePop(Queue* pq);- 队头元素
QDataType QueueFront(Queue* pq);- 队尾元素
QDataType QueueBack(Queue* pq);- 判断队列是否为空
bool QueueEmpty(Queue* pq);- 队列元素个数
int QueueSzie(Queue* pq);函数实现Queue.c
初始化QueueInit
#include"Queue.h"
//不需要头节点，初始化
void QueueInit(Queue* pq)
{
assert(pq);
pq->phead = NULL;
pq->ptail = NULL;
pq->size = 0;
}创建节点Createnode
QNode* Createnode(Queue* pq, QDataType x)
{
assert(pq);
QNode* newnode = (QNode*)malloc(sizeof(QNode));
if (newnode == NULL)
{
perror("fail malloc");
return;
}
newnode->val = x;
newnode->next = NULL;
return newnode;
}空间释放QueueDestroy
//空间释放
void QueueDestroy(Queue* pq)
{
assert(pq);
while (pq->phead)
{
QNode* cur = pq->phead;
pq->phead = pq->phead->next;
free(cur);
cur = NULL;
}
pq->phead = NULL;
pq->ptail = NULL;
pq->size = 0;
}入队列QueuePush
//Push元素
void QueuePush(Queue* pq, QDataType x)
{
assert(pq);
//创建节点
QNode* newnode = Createnode(pq,x);
if (pq->phead == NULL)
{
pq->phead = pq->ptail = newnode;
}
else
{
pq->ptail->next = newnode;
pq->ptail = newnode;
}
pq->size++;
}出队列QueuePop
- 删到空的情况（phead/ptail野指针的情况）
- 删到只剩一个节点的情况（ptail野指针的情况）
//Pop元素
void QueuePop(Queue* pq)
{
assert(pq);
assert(pq->size > 0);//为NULL的判断
QNode* cur = pq->phead;
pq->phead = pq->phead->next;
free(cur);
cur = NULL;
//为一个节点的判断
if (pq->phead == NULL)
{
pq->ptail = NULL;
}
pq->size--;
}队头元素QueueFront
//队头元素
QDataType QueueFront(Queue* pq)
{
assert(pq);
assert(pq->size > 0);
return pq->phead->val;
}队尾元素QueueBack
//队尾元素
QDataType QueueBack(Queue* pq)
{
assert(pq);
assert(pq->size > 0);
return pq->ptail->val;
}判断队列是否为空QueueEmpty
//判断是否为NULL
bool QueueEmpty(Queue* pq)
{
assert(pq);
return pq->size == 0;
}队列元素个数QueueSize
//队员元素个数
int QueueSzie(Queue* pq)
{
assert(pq);
return pq->size;
}链式队列总代码
//Test.c
#include"Queue.h"
int main()
{
Queue pq;
QueueInit(&pq);
QueuePush(&pq, 1);
QueuePush(&pq, 2);
QueuePush(&pq, 3);
QueuePush(&pq, 4);
QueuePush(&pq, 77);
QueuePush(&pq, 7);
while (!QueueEmpty(&pq))
{
printf("队头元素：%d\n", QueueFront(&pq));
//printf("队尾元素：%d\n", QueueBack(&pq));
QueuePop(&pq);
}
QueueDestroy(&pq);
return 0;
}
//Queue.h
#pragma once
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<stdbool.h>
#include<assert.h>
typedef int QDataType;
//创建队列节点
typedef struct QueueNode
{
QDataType val;
struct QueueNode* next;//易错❌QNode*next
}QNode;
//两个指针维护链表队列
typedef struct Queue
{
QNode* phead;
QNode* ptail;
int size;
}Queue;
//接口的实现
void QueueInit(Queue* pq);//初始化
void QueueDestroy(Queue* pq);//空间释放
void QueuePush(Queue* pq, QDataType x);//放元素到队列尾
void QueuePop(Queue* pq);//出元素到队头
QDataType QueueFront(Queue* pq);//队列头的元素
QDataType QueueBack(Queue* pq);//队列尾的元素
bool QueueEmpty(Queue* pq);//判断队列是否是否为NULL
int QueueSzie(Queue* pq);//队列里面的元素个数
//Queue.c
#include"Queue.h"
//不需要头节点，初始化
void QueueInit(Queue* pq)
{
assert(pq);
pq->phead = NULL;
pq->ptail = NULL;
pq->size = 0;
}
QNode* Createnode(Queue* pq, QDataType x)
{
assert(pq);
QNode* newnode = (QNode*)malloc(sizeof(QNode));
if (newnode == NULL)
{
perror("fail malloc");
return;
}
newnode->val = x;
newnode->next = NULL;
return newnode;
}
//Push元素
void QueuePush(Queue* pq, QDataType x)
{
assert(pq);
//创建节点
QNode* newnode = Createnode(pq,x);
if (pq->phead == NULL)
{
pq->phead = pq->ptail = newnode;
}
else
{
pq->ptail->next = newnode;
pq->ptail = newnode;
}
pq->size++;
}
//Pop元素
void QueuePop(Queue* pq)
{
assert(pq);
assert(pq->size > 0);//为NULL的判断
QNode* cur = pq->phead;
pq->phead = pq->phead->next;
free(cur);
cur = NULL;
//为一个节点的判断
if (pq->phead == NULL)
{
pq->ptail = NULL;
}
pq->size--;
}
//队头元素
QDataType QueueFront(Queue* pq)
{
assert(pq);
assert(pq->size > 0);
return pq->phead->val;
}
//队尾元素
QDataType QueueBack(Queue* pq)
{
assert(pq);
assert(pq->size > 0);
return pq->ptail->val;
}
//判断是否为NULL
bool QueueEmpty(Queue* pq)
{
assert(pq);
return pq->size == 0;
}
//队员元素个数
int QueueSzie(Queue* pq)
{
assert(pq);
return pq->size;
}
//空间释放
void QueueDestroy(Queue* pq)
{
assert(pq);
while (pq->phead)
{
QNode* cur = pq->phead;
pq->phead = pq->phead->next;
free(cur);
cur = NULL;
}
pq->phead = NULL;
pq->ptail = NULL;
pq->size = 0;
}
✔✔✔✔✔最后，感谢大家的阅读，若有错误和不足，欢迎指正！下篇博文会分享一些【栈和队列的OJ题目】&【循环队列】各位小伙伴乖乖敲代码哦。
代码---------→【唐棣棣 (TSQXG) - Gitee.com】
联系---------→【邮箱：[email protected]】