队列的介绍与实现（详解）

一、什么是队列

队列（queue）是只允许在一端进行插入操作，而在另一端进行删除操作的线性表

二、队列的结构

队列是一种先进先出（First In First Out）的线性表，简称FIFO。

队头：允许删除的一端称为队头
队尾：允许插入的一端称为队尾

假设队列是q=(A1,A2,A3·····An)，那么A1为队头元素，An为队尾元素。我们在删除时就从A1开始，插入时就从An开始。

如图：

三、队列的实现

我是以链式存储结构实现的，你们也可以用线性存储结构实现。

先创建队列结构体

head：在创建节点的时候，我们需要head指针指向队头
tail：需要head指针指向队尾

next：指针域，用来连接节点的
data：数据

typedef int QDataType;

struct queue
{
    
	struct QListNode*head;
	struct QListNode*tail;
	
};

struct QListNode
{
    
	struct QlistNode*next;
	QDataType data;
};

1.初始化队列操作

先初始化队列。

void InitQueue(struct queue*qst)
{
    
	qst->head = NULL;
	qst->tail = NULL;

}

2.队列存在，则销毁队列

先断言一下qst
销毁队列时一定要释放掉动态开辟的空间，避免内存泄漏。

void DestroyQueue(struct queue*qst)
{
    
	assert(qst);
	struct QListNode*cur = qst->head;
	
	while (cur)
	{
    
		struct QListNode*next = cur->next;
		free(cur);
		cur = next;
	}
	qst->head = NULL;
	qst->tail = NULL;
}

3.队列清空

在不是释放空间的情况下，直接把tail指向队头。

void ClearQueue(struct queue*qst)
{
    
	assert(qst);
	assert(!EmptyQueue(qst));		
	qst->tail = qst->head;
}

4.判断队列是否为空

判断有没有节点。

QDataType EmptyQueue(struct queue*qst)
{
    
	assert(qst);
	return qst->head == NULL;
}

5.返回队列队头元素

QDataType GetHead(struct queue*qst)
{
    
	assert(qst);
	assert(!EmptyQueue(qst));//断言队列是否为空
	return qst->head->data;//返回头元素

}

6.返回队列元素的个数

用计数法来计算元素的个数

QDataType SizeQueue(struct queue*qst)//队列中元素的个数
{
    
	assert(qst);
	assert(!EmptyQueue(qst));
	int count = 0;
	struct QListNode*cur = qst->head;
	while (cur)
	{
    
		count++;
		cur = cur->next;

	}
	return count;

}

7.插入

先断言，后判断是否有节点，然后连接起来。
开辟空间的next要为空

void PuchQueue(struct queue*qst, QDataType x)
{
    
	assert(qst);
	struct QListNode*newhead =(struct QListNode*) malloc(sizeof(struct QListNode));
	if (newhead == NULL)
	{
    
		printf("malloc fail");
		exit(-1);
	}
	newhead->next = NULL;
	newhead->data = x;
	if (qst->head == NULL)//队列中原本无节点
	{
    
		qst->head = qst->tail = newhead;//队头队尾直接指向新节点
	}
	else
	{
    

		struct QListNode*cur = qst->head;
		cur->next = newhead;//连接节点
		qst->tail = newhead;//队尾指向新节点，改变队尾
	}

}

8.删除

删除一个元素，就是free掉这个节点，队列的队头也会改变。

void PopQueue(struct queue*qst)
{
    
	assert(qst);
	assert(!EmptyQueue(qst));
	if (qst->head->next == NULL)//队列只有一个节点
	{
    
		free(qst->head);
		qst->head = NULL;
		qst->tail = NULL;
	}
	else//队列有多个节点
	{
    
		struct QListNode*cur = qst->head;
		cur = cur->next;

		free(qst->head);
		qst->head = cur;
	}

}