一、链队列的基本结构
队列的链式存储结构,其实就是线性表的单链表,只不过它只能尾进头出而已,我们把它简称为链队列。
为了操作上的方便,我们将队头指针指向链队列的头结点,而队尾指针指向终端结点。链队列示意图:
当队列为空时,front和rear都指向头结点。
二、链队列结构体定义
链队列结构体的定义,需要两个步骤:
(1)链队列节点的定义
/* QElemType类型根据实际情况而定,这里假设为int */
typedef int QElemType;
typedef struct QNode /* 结点结构 */
{
QElemType data;
struct QNode *next;
} QNode;
(2) LinkQueue的结构体定义。只要定义队头和队尾指针即可。
typedef struct /* 队列的链表结构 */
{
QNode *front; /* 队头、队尾指针 */
QNode *rear;
} LinkQueue;
三、实现要点
1、初始化。
链队列的初始化可以依据单链表的初始化,单链表的初始化是这样的:
(1)首先产生头结点(分配内存空间),并使L指向此头结点:
L=(LinkList*)malloc(sizeof(Node));
(2)再将指针域置空:L->next=NULL;
因此,链队列的初始化如下:
(1)产生头结点 (LinkQueue)malloc(sizeof(LinkQueue)),然后让队头指针(头指
针)与队尾指针都指向头结点。
(2)置空头结点 Q->front 的指针域 Q->front->next=NULL;
代码如下:
/* 构造一个空队列q */
LinkQueue *InitQueue(LinkQueue *q)
{
q->front = q->next =(QNode*)malloc(sizeof(QNode));
q->front->next = NULL;
return q;
}
2、入队。入队操作就是在链队列的尾部插入结点。
如上图,入队操作步骤大致如(1)(2)所示。实现算法为:
(1)创建结点s,QNode p=(QNode)malloc(sizeof(QNode));
(2)给s的data域赋值e,指针域next赋值null。p->data=e;p->next=NULL; 目的
是让它成为新的队尾元素。
(3)前任队尾元素呢?直接让它的指针域指向p。Q->rear->next=p;
(4)把队尾指针重新指向新任队尾s。Q->rear=p;
3、出队。出队操作时,就是头结点的后继结点(队头)出队,将头结点的后继改为它后面的结点,若链表除头结点外只剩一个元素时,则需将rear指向头结点。
一般情况下,链队列的出队图示:
如果链队列只剩下一个元素的时候,出队则如下图:
具体步骤:
(1)如图中,要删除掉a1结点,思路很简单,就是让头结点Q->front的后继next直接指向a2。但是a2如何标识呢?
(2)假设a1结点为p结点,那么a2就是p->next了。如何让a1结点存到p呢?
(3)直接让头结点的后继指向p就行,p=Q->front->next;
(4)假如队尾已经是p结点的话(Q->rear==p),队尾指针需要指向头结点Q->rear=Q->front;
(5)最后把p free掉。
四、链队列代码实现
#include <iostream>
#include<stdlib.h>
using namespace std;
typedef int QElemType;
typedef struct QNode
{
QElemType data;
struct QNode *next;
}QNode;
typedef struct
{
QNode *front;
QNode *rear;
}LinkQueue;
// 构造一个空队列q
LinkQueue *InitQueue(LinkQueue *q)
{
q->front = q->rear =(QNode*)malloc(sizeof(QNode));
q->front->next = NULL;
return q;
}
// 元素入队
LinkQueue *EnQueue(LinkQueue *q, QElemType e)
{
QNode *p = (QNode*)malloc(sizeof(QNode));//为插入节点分配空间
if(!p)
{//分配空间失败
cout<<"插入节点内存分配失败!"<<endl;
}
else
{ //建节点
p->data = e; //为插入节点数据域赋值
p->next = NULL;//为插入节点指针域赋值
//实现插入
q->rear->next = p;//插入到队尾
q->rear = p;//队尾指针重新指向新任队尾
}
return q;
}
//元素出队
LinkQueue *DeQueue(LinkQueue *q)
{
QNode *p;
if(q->front == q->rear)
{
cout<<"链队列已空,不可再执行删除操作!"<<endl;
}
else
{
p = q->front->next;//将欲删除的队头结点暂存给p
QElemType e = p->data;//把队头数据赋给e
cout<<"delete: "<<e<<endl;
q->front->next = p->next;//删除,将原队头结点的后继p->next赋值给头结点后继
if(q->rear == p)
{//若队头就是队尾,则删除后将rear指向头结点
cout<<"链队列数据全部删除完毕!"<<endl;
q->rear = q->front;
}
free(p);
}
return q;
}
//返回队头元素
void GetQHead(LinkQueue *q)
{
QNode *p;
if(q->front == q->rear)
{
cout<<"链队列为空,无法返回队头数据"<<endl;
}
else
{
p = q->front->next;//队头
cout<<"队头元素:"<<p->data<<endl;
}
}
//求队列长度
void QueueLength(LinkQueue *q)
{
int length = 0;
QNode *p;
p = q->front->next;//队头
while(p)
{
length++;
p = p->next;
}
cout<<"队列长度:"<<length<<endl;
}
//打印。带头结点,真正存储元素的位置从头结点下一位置(队头)开始!!!
void PrintQueue(LinkQueue *q)
{
QNode *p;//队头
p = q->front->next;//头结点的下一节点,即为队头!!!
while(p)
{//从队头开始,依次往后遍历
cout<<p->data<<" ";
p = p->next;
}
cout<<endl;
}
int main()
{
LinkQueue *q = InitQueue(q);
EnQueue(q, 1);
PrintQueue(q);
EnQueue(q, 2);
PrintQueue(q);
EnQueue(q, 3);
PrintQueue(q);
EnQueue(q, 4);
PrintQueue(q);
GetQHead(q);
QueueLength(q);
cout<<"***************"<<endl;
DeQueue(q);
PrintQueue(q);
GetQHead(q);
DeQueue(q);
PrintQueue(q);
GetQHead(q);
DeQueue(q);
PrintQueue(q);
DeQueue(q);
PrintQueue(q);
QueueLength(q);
cout<<"***************"<<endl;
DeQueue(q);
cout<<"***************"<<endl;
return 0;
}
输出结果:
1
1 2
1 2 3
1 2 3 4
队头元素:1
队列长度:4
***************
delete: 1
2 3 4
队头元素:2
delete: 2
3 4
队头元素:3
delete: 3
4
delete: 4
链队列数据全部删除完毕!
队列长度:0
***************
链队列已空,不可再执行删除操作!
***************
Process returned 0 (0x0) execution time : 0.053 s
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