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单链表实现【队列】

news 2025/8/8 20:15:04

目录

队列的概念及其结构

队列的实现

数组队列

链式队列

队列的常见接口的实现

主函数Test.c

头文件&函数声明Queue.h

头文件

函数声明

函数实现Queue.c

初始化QueueInit

创建节点Createnode 

空间释放QueueDestroy

入队列QueuePush

出队列QueuePop

队头元素QueueFront

队尾元素QueueBack

判断队列是否为空QueueEmpty

队列元素个数QueueSize

链式队列总代码

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。

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
  • 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 

Queue* 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){Queue* 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Queue* 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Queue* 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;
}Queue* 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Queue* 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Queue* 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){Queue* 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：2784139418@qq.com】

http://www.lryc.cn/news/240737.html

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