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数据结构初阶之队列的介绍与队列的实现

article 2025/1/29 8:17:02

一、概念与结构

概念：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 First Out) 的特点。
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

二、队列的实现

项目创建的时候，要创建一个头文件（.h）Queue.h ，两个源文件（.c）Queue.c ，test.c 。Queue.h 用于定义结构体和声明函数；Queue.c 用于实现函数；test.c 用于测试函数，每实现一个函数要进行相应的测试。编写代码过程中要勤测试，避免写出大量代码后再测试，如果出现问题，问题无从定位。

1、Queue.h

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<stdbool.h>
#include<assert.h>

//定义结点的结构
typedef int DataType;
typedef struct QueueNode
{
DataType* data;
struct QueueNode* next;
}QueueNode;

//定义队列的结构
typedef struct Queue
{
   QueueNode* phead;
   QueueNode* ptail;
   int size;
}Queue;

//初始化队列
void Init_Queue(Queue* pq);

//判断队列是否为空
bool Empty_Queue(Queue* pq);

//销毁队列
void Destory_Queue(Queue* pq);

//入队—队尾入
void Push_Queue(Queue* pq, DataType x);

//出队—队头出
void Pop_Queue(Queue* pq);

//取队头数据
DataType Get_Head_Queue(Queue* pq);

//取队尾数据
DataType Get_Tail_Queue(Queue* pq);

//求队列有效元素个数
int Size_Queue(Queue* pq);

2、Queue.c

#include"Queue.h"

//初始化队列
void Init_Queue(Queue* pq)
{
   assert(pq);
   pq->phead = pq->ptail = NULL;
   pq->size = 0;
}

//判断队列是否为空
bool Empty_Queue(Queue* pq)
{
assert(pq);
return pq->phead == NULL;
}

//销毁队列
void Destory_Queue(Queue* pq)
{
   assert(pq);
   QueueNode* pcur = pq->phead;
   while (pcur)
   {
       QueueNode* next = pcur->next;
       free(pcur);
       pcur = NULL;
       pcur = next;
   }
   pq->phead = pq->ptail = NULL;
   pq->size = 0;
}

//入队列—队尾入
void Push_Queue(Queue* pq, DataType x)
{
   assert(pq);
   QueueNode* newnode = (QueueNode*)malloc(sizeof(QueueNode));
   if (!newnode)
   {
       perror("malloc fail!");
       exit(1);
   }
   newnode->data = x;
   newnode->next = NULL;

   //若队列为空
   if (!pq->phead)
   {
       pq->phead = pq->ptail = newnode;
   }
   //队列不为空
   else
   {
       pq->ptail->next = newnode;
       pq->ptail = pq->ptail->next;
   }
   pq->size++;
}

//出队—队头出
void Pop_Queue(Queue* pq)
{
   assert(!Empty_Queue(pq));
   //只有一个结点的情况
   if (pq->phead == pq->ptail)
   {
       free(pq->phead);
       pq->phead = pq->ptail = NULL;
   }
   //两个及以上的结点
   else
   {
       QueueNode* next = pq->phead->next;
       free(pq->phead);
       pq->phead = next;
   }
   pq->size--;
}