【数据结构】_队列-EW帮帮网

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hello 友友们~ 今天我们要开始学习队列啦~
话不多说，让我们开始吧！GO!

1.队列的概念及结构

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

注意：队列的实现建议用单链表
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2.队列的实现

2.1接口实现

#pragma once
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<assert.h>

typedef int QDataType;

//队列中的一个节点
typedef struct QueueNode
{
	struct QueueNode* _next;// 指向下一个节点的指针
	QDataType _data;// 存储的数据
}QueueNode;

//队列本身的定义
typedef struct Queue
{
	QueueNode* _head;// 指向队列头部的指针
	QueueNode* _tail;// 指向队列尾部的指针
}Queue;


//初始化
void QueueInit(Queue* pq);

//销毁
void QueueDestory(Queue* pq);

//队尾入队列
void QueuePush(Queue* pq, QDataType x);

//队头出队列
void QueuePop(Queue* pq);

//取队头数据(获取队列头部元素)
QDataType QueueFront(Queue* pq);

//取队尾数据(获取队列队尾元素)
QDataType QueueBack(Queue* pq);

// 检测队列是否为空
//返回1是空，返回0是非空
int QueueEmpty(Queue* pq);

// 获取队列中有效元素个数
int QueueSize(Queue* pq);

2.2初始化

//初始化
void QueueInit(Queue* pq)
{
	assert(pq);
	pq->_head = pq->_tail = NULL;
}

2.3销毁

//销毁
void QueueDestory(Queue* pq)
{
    assert(pq);
	QueueNode* cur = pq->_head;//先保存头结点
	while (cur)
	{
		QDataType* next = cur->_next;//先保存后一个结点位置
		free(cur);//再释放
		cur = next;//然后指针往后走
	}
	pq->_head = pq->_tail = NULL;
}

2.4队尾入队列

//队尾入队列
void QueuePush(Queue* pq, QDataType x)
{
	assert(pq);
	QueueNode* newnode = (QueueNode*)malloc(sizeof(QueueNode));
	if (newnode == NULL)
	{
		printf("内存不足\n");
		exit(-1);
	}
	newnode->_data = x;
	newnode->_next = NULL;
	//情况一：队列为空
	if (pq->_head == NULL)
	{
		pq->_head = pq->_tail = newnode;
	}
	//情况二：不为空
	else
	{
		pq->_tail->_next = newnode;//在尾上插入
		pq->_tail = newnode;//更新尾节点
	}
}

重点代码分析：

newnode->_data = x;：把要添加的元素x赋值给新节点的数据域_data。
newnode->_next = NULL;：由于新节点是要添加到队列尾部的，所以将其_next指针置为NULL。
当pq->_head为NULL时，表明队列为空。此时，新节点既是队列的头节点，也是队列的尾节点，所以将pq->_head和pq->_tail都指向新节点。

2.5队头出队列

//队头出队列
void QueuePop(Queue* pq)
{
	assert(pq);
	//队列为空时
	if (pq->_head == NULL)
	{
		printf("队列为空，无法出队\n");
		return;
	}//这一段也可以写成assert(pq->head)

	QueueNode* next = pq->_head->_next;//先保存下一个结点
	free(pq->_head);
	pq->_head = next;//更新头指针

	if (pq->_head == NULL)
	{
		pq->_tail = NULL;
	}
}

思考🤔🤔🤔：为什么要进行最后这次if判断

原因：🧐🧐🧐
在链式队列的出队操作中，当队列中只有一个元素时，移除这个元素后，队列就会变为空。此时，pq->_head会被置为NULL。但原来的尾指针pq->_tail仍然指向刚刚被移除的那个节点，而这个节点的内存已经被释放了。如果不将pq->_tail也置为NULL，pq->_tail就会变成一个野指针，后续对队列进行操作时可能会引发未定义行为。因此，需要通过这次判断来确保当队列变为空时，头指针和尾指针都被正确置为NULL，以保证队列状态的正确性。

2.6获取队列头部元素

//取队头数据(获取队列头部元素)
QDataType QueueFront(Queue* pq)
{
	assert(pq);
	assert(pq->_head);
	return pq->_head->_data;
}

2.7获取队列队尾元素

//取队尾数据(获取队列队尾元素)
QDataType QueueBack(Queue* pq)
{
	assert(pq);
	assert(pq->_tail );
	return pq->_tail->_data;
}

2.8检测队列是否为空

// 检测队列是否为空
//返回1是空，返回0是非空
int QueueEmpty(Queue* pq)
{
	assert(pq);
	return pq->_head == NULL ? 1 : 0;//如果==NULL则返回1 反之返回0
}

2.9获取队列中有效元素个数

// 获取队列中有效元素个数
int QueueSize(Queue* pq)
{
	assert(pq);
	QueueNode* cur = pq->_head;
	int size = 0;
	while (cur)
	{
		size++;
		cur = cur->_next;
	}
	return size;
}

2.10函数调用

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include"Queue.h"

void TestQueue()
{
	Queue q;
	//初始化
	QueueInit(&q);
	//入队列
	QueuePush(&q, 1);
	QueuePush(&q, 2);
	QueuePush(&q, 3);
	QueuePush(&q, 4);

	//取数据
	while (!QueueEmpty(&q))//这里要不为空所以加了一个！
	{
		printf("%d ", QueueFront(&q));//将队列头部元素的值打印输出
		QueuePop(&q);//打印后删了
	}

	QueueDestory(&q);
	printf("\n");
}

int main()
{
	TestQueue();
	return 0;
}

最后实现结果：

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🎉🎉🎉
在这里本章就结束啦~

我们下期见~