C语言详解链式队列与循环队列的实现

更新时间：2022年04月15日 15:53:21 作者：m0_52012656

队列（Queue）与栈一样，是一种线性存储结构，它具有如下特点：队列中的数据元素遵循“先进先出”（First In First Out）的原则，简称FIFO结构。在队尾添加元素，在队头删除元素，本篇来讲解链式队列与循环队列的实现

队列的实现

队列是一种先进先出（First in First Out）的线性表，简称FIFO。与栈不同，栈是一种后进先出（先进后出）的线性表。在队列中，允许插入的一端称为队尾，允许删除的一端称为队头。假设队列是q=（a1,a2,…,an），那么a1就是队头元素，而an是队尾元素。这样我们就可以删除时，总是从a1开始，而插入时，列在最后。这也比较符合我们通常生活中的习惯，排在第一个的优先出列，最后来的当然在队伍的最后。队列分为顺序队列和循环队列。顺序队列我们可以利用数组或者链表实现。这里，我们选择用链表实现顺序队列。

今天主要介绍链表实现的队列和循环队列

链式队列

队列主要有哪些基本操作

// 初始化队列 
void QueueInit(Queue* q);

// 队尾入队列 
void QueuePush(Queue* q, QDataType data);
// 队头出队列 
void QueuePop(Queue* q);
// 获取队列头部元素 
QDataType QueueFront(Queue* q);
// 获取队列队尾元素 
QDataType QueueBack(Queue* q);
// 获取队列中有效元素个数 
int QueueSize(Queue* q);
// 检测队列是否为空，如果为空返回非零结果，如果非空返回0 
bool QueueEmpty(Queue* q);
// 销毁队列 
void QueueDestroy(Queue* q);

链式队列的定义

typedef int QDataType;
// 链式结构：表示队列 
typedef struct QListNode
{
    struct QListNode* _next;
    QDataType _data;
}QNode;

// 队列的结构 
typedef struct Queue
{
    QNode* _front;
    QNode* _rear;
}Queue;

链式队列的实现

1、初始化队列

void QueueInit(Queue* q)
{
    assert(q);
    q->_front = NULL;
    q->_rear = NULL;
}

2、销毁队列

void QueueDestroy(Queue* q)
{
    assert(q);
    QNode* cur = q->_front;
    while (cur != NULL)
    {
        QNode* next = cur->_next;
        free(cur);
        cur = next;
    }
    q->_front = q->_rear = NULL;
}

3、队列判空

bool QueueEmpty(Queue* q)
{
    assert(q);
    //if (q->_front == NULL)
    //{
    //  return 1;
    //}
    //else
    //{
    //  return 0;
    //}
    return q->_front == NULL;
}

4、入队操作

void QueuePush(Queue* q, QDataType data)
{
    assert(q);
    QNode* newnode = (QNode*)malloc(sizeof(QNode));
    if (newnode == NULL)
    {
        exit(-1);
    }
    newnode->_data = data;
    newnode->_next = NULL;
    if (q->_front == NULL)
    {
        q->_front = q->_rear = newnode;
    }
    else
    {
        q->_rear->_next = newnode;
        q->_rear = newnode;
    }
}

5、出队操作

void QueuePop(Queue* q)
{
    assert(q);
    assert(!QueueEmpty(q));
    QNode* next = q->_front->_next;
    free(q->_front);
    q->_front = next;
    if (q->_front == NULL)
    {
        q->_rear = NULL;
    }
}

6、取队头元素

QDataType QueueFront(Queue* q)
{
    assert(q);
    assert(!QueueEmpty(q));
    return q->_front->_data;
}

7、取队尾操作

QDataType QueueBack(Queue* q)
{
    assert(q);
    assert(!QueueEmpty(q));
    return q->_rear->_data;
}

8、队中有效元素个数

int QueueSize(Queue* q)
{
    assert(q);
    int size = 0;
    QNode* cur = q->_front;
    while (cur) 
    {
        size++;
        cur = cur->_next;
    }
    return size;
}

循环队列

循环队列的定义

循环队列就是将队列存储空间的最后一个位置绕到第一个位置，形成逻辑上的环状空间，供队列循环使用。在循环队列结构中，当存储空间的最后一个位置已被使用而再要进入队运算时，只需要存储空间的第一个位置空闲，便可将元素加入到第一个位置，即将存储空间的第一个位置作为队尾。循环队列可以更简单防止伪溢出的发生，但队列大小是固定的。在循环队列中，当队列为空时，有front=rear，而当所有队列空间全占满时，也有front=rear。为了区别这两种情况，规定循环队列最多只能有MaxSize-1个队列元素，当循环队列中只剩下一个空存储单元时，队列就已经满了。因此，队列判空的条件是front=rear，而队列判满的条件是front=（rear+1)%MaxSize。

循环队列的空间可以重复利用，解决了普通队列的空间浪费问题

循环队列的实现

typedef struct {
    int *a;
    int front;
    int tail;
    int k;
} MyCircularQueue;

//提前声明判空判满
bool myCircularQueueIsEmpty(MyCircularQueue* obj);
bool myCircularQueueIsFull(MyCircularQueue* obj);
//创建循环队列
MyCircularQueue* myCircularQueueCreate(int k) {
    MyCircularQueue* cq=(MyCircularQueue*)malloc(sizeof(MyCircularQueue));
    cq->a=(int*)malloc(sizeof(int)*(k+1));
    cq->front=cq->tail=0;
    cq->k=k;
    return cq;
}
//循环队列入队
bool myCircularQueueEnQueue(MyCircularQueue* obj, int value) {
    if(myCircularQueueIsFull(obj)){
        return false;
    }
    obj->a[obj->tail]=value;
    obj->tail++;
    obj->tail%=(obj->k+1);

    return true;
}
//循环队列出队
bool myCircularQueueDeQueue(MyCircularQueue* obj) {
    if(myCircularQueueIsEmpty(obj)){
        return false;
    }
    obj->front++;
    obj->front%=(obj->k+1);
    return true;

}
//循环队列取队头
int myCircularQueueFront(MyCircularQueue* obj) {
    if(myCircularQueueIsEmpty(obj)){
        return -1;
    }
    return obj->a[obj->front];
}
//循环队列取队尾
int myCircularQueueRear(MyCircularQueue* obj) {
    if(myCircularQueueIsEmpty(obj)){
        return -1;
    }
    int i=(obj->tail+obj->k)%(obj->k+1);
    return obj->a[i];
}
//循环队列判空
bool myCircularQueueIsEmpty(MyCircularQueue* obj) {
    return obj->front==obj->tail;
}
//循环队列判满
bool myCircularQueueIsFull(MyCircularQueue* obj) {
    return (obj->tail+1)%(obj->k+1)==obj->front;
}
//销毁循环队列
void myCircularQueueFree(MyCircularQueue* obj) {
    free(obj->a);
    free(obj);
}

到此这篇关于C语言详解链式队列与循环队列的实现的文章就介绍到这了,更多相关C语言队列内容请搜索脚本之家以前的文章或继续浏览下面的相关文章希望大家以后多多支持脚本之家！

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