• 队列的基本操作-队列的链式存储结构(带图详细)


    什么是队列?        

            队列是一种特殊的线性表,特殊之处在于它只允许在表的前端(front)进行删除操作,而在表的后端(rear)进行插入操作,和栈一样,队列是一种操作受限制的线性表。进行插入操作的端称为队尾,进行删除操作的端称为队头。队列中没有元素时,称为空队列。

            链式队列是用单链表的形式来表示队列,但是要符合队列“尾进头出”的规则

    链式队列的构建:

    链式队列=单链表+队列

    如下代码是对一个队列的链式存储的定义:首先定义一个构成单链表基本单元的结点,然后定义由指向结点的头指针、指向结点的尾指针和表示队列长度的变量组成的队列

    //链式队列    链式结构+队列
    //链式结构体 =单链表的基本单元:结点 
    struct Node{
        int data;//数据域 
        struct Node* next;     //指针域 
    }; 
    //队列结构体=头指针+尾指针+队列大小 
     struct Queue{
        struct Node* front;//指向结点的头指针 
        struct Node* rear;//指向结点的尾指针 
        int queueSize; //队列大小/长度 
    }; 

    创建结点:

    队列是由一个一个结点通过指针链接起来的

    //创建结点
    struct Node* createNode(int data){
        struct Node* newNode=(struct Node*)malloc(sizeof(struct Node));
        newNode->next=NULL;
        newNode->data=data;
        return newNode;    
    }; 

    队列的初始化:

    首先使用malloc函数为队列分配一块内存,初始状态队列的头指针和尾指针在一起都为空(不带头结点),然后设置队列的大小为0。这样队列的初始化操作就完成了。

    //队列初始化
    struct Queue* createQueue(){
        struct Queue* queue=(struct Queue*)malloc(sizeof(struct Queue));//分配内存空间 
        queue->front=queue->rear=NULL;//头指针和尾指针在一起为空 
        queue->queueSize=0;//队列大小为0 
        return queue;
    } 

    入队操作:

    准备工作:首先创建入队函数push()传入两个参数,一个是需要插入那个队列另一个是需要插入的数据。然后调用createNode()函数创建一个新的结点,保存插入的数据。

    准备工作完成后:先判断队列是否是空队列,如果为空队列直接将front和rear指针指向这个新建结点即可,若不为空,则将尾指针的下一个位置指向新建结点,然后再将尾指针修改为这个新建结点。(这个地方我个人感觉比较难懂,我的理解是 先告诉这个新建结点在哪里,然后在移动rear指针到新建结点把他设为队尾)。

    最后别忘记queueSize自增,表示队列长度的增加。

     

    void push(struct Queue* queue,int data){
        struct Node* newNode=createNode(data);
        if(queue->queueSize==0)
            queue->front=newNode;
            else
            queue->rear->next=newNode;
            queue->rear=newNode;
            queue->queueSize++;
        
    } 

     获取对头元素:

    首先判断队列queueSize是否为0如果为0说明队列为空,如果不为空直接返回队列头指针的data值。

    //获取对头元素
    int queryFront(struct Queue* queue) {
        if(queue->queueSize==0){
            printf("队列为空无法获取对头元素");
            printf("
    "); 
            return -1; 
        }
        return queue->front->data;
    }

    判断队列是否为空:

     代码很简单就不一一解释了。

    //判断队列是否为空
    int empty(struct Queue* queue){
        if(queue->queueSize==0)
        return 0;
        else
        return 1;
    } 

    出队操作:

    新建头结点指针指向队列front指针所指结点的下一个位置(因为出队操作是在对头进行的),然后释放原来的队头结点,最后设置这个新的头结点为队头。最后队列的大小减1.

    //出队操作
    void pop (struct Queue* queue){
        if(queue->queueSize==0){
    
        printf("队列为空不能出队");
        exit(0);
         }else{
             struct Node* newFrontNode=queue->front->next;
             free(queue->front); 
             queue->front=newFrontNode;
             queue->queueSize--;
         }
    }

     最后附上完整代码:

    #include <stdio.h>
    #include <stdlib.h>
    //链式队列    链式结构+队列
    //链式结构体 =单链表的基本单元:结点 
    struct Node{
        int data;//数据域 
        struct Node* next;     //指针域 
    }; 
    //队列结构体=头指针+尾指针+队列大小 
     struct Queue{
        struct Node* front;//指向结点的头指针 
        struct Node* rear;//指向结点的尾指针 
        int queueSize; //队列大小/长度 
    }; 
    //创建结点
    struct Node* createNode(int data){
        struct Node* newNode=(struct Node*)malloc(sizeof(struct Node));
        newNode->next=NULL;
        newNode->data=data;
        return newNode;    
    }; 
    //队列初始化
    struct Queue* createQueue(){
        struct Queue* queue=(struct Queue*)malloc(sizeof(struct Queue));//分配内存空间 
        queue->front=queue->rear=NULL;//头指针和尾指针在一起为空 
        queue->queueSize=0;//队列大小为0 
        return queue;
    } 
    //入队
    void push(struct Queue* queue,int data){
        struct Node* newNode=createNode(data);
        if(queue->queueSize==0)
            queue->front=newNode;
            else
            queue->rear->next=newNode;
            queue->rear=newNode;
            queue->queueSize++;
        
    } 
    //获取对头元素
    int queryFront(struct Queue* queue) {
        if(queue->queueSize==0){
            printf("队列为空无法获取对头元素");
            printf("
    "); 
            return -1; 
        }
        return queue->front->data;
    }
    //判断队列是否为空
    int empty(struct Queue* queue){
        if(queue->queueSize==0)
        return 0;
        else
        return 1;
    } 
    //出队操作
    void pop (struct Queue* queue){
        if(queue->queueSize==0){
    
        printf("队列为空不能出队");
        exit(0);
         }else{
             struct Node* newFrontNode=queue->front->next;
             free(queue->front); 
             queue->front=newFrontNode;
             queue->queueSize--;
         }
    }
    int main(){
        struct Queue* myQueue=createQueue();
        push(myQueue,1);
        push(myQueue,2);
        push(myQueue,3);
        while(empty(myQueue)){
            printf("%d	",queryFront(myQueue));
            pop(myQueue);
        }
        printf("
    ");
        system("pause");
    return 0;
    }
     
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