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初阶数据结构【队列及其接口的实现】

news 来源：原创 2025/6/12 20:37:19

前言
一、队列的概念及结构
二、队列的实现方式
三、队列的实现
- 3.1 基本结构
- 3.2 队列基本功能接口
- - 初始化队列
  - 销毁队列
- 3.3 入队列接口
- 3.4 出队列接口
- 3.5 队列的其它接口
- - 获取队列头部元素
  - 获取队列队尾元素
  - 检测队列是否为空
  - 获取队列中有效元素个数
- 3.6 测试
总结

前言

上一期我们讲到了栈，这期我们继续讲解与其相似的结构——队列

一、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；

在这里插入图片描述

二、队列的实现方式

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。

在这里插入图片描述

三、队列的实现

3.1 基本结构

由于这里我们用链表实现队列的结构，所以我们先要创建链表节点的结构体：

typedef struct QueueNode
{QDataType _data;struct QueueNode* _next;
}QueueNode;

我们再创建队列结构体：

typedef struct Queue
{QueueNode* _head;QueueNode* _tail;
}Queue;

我们通过这样结构体来改变里面的_head或_tail指针的值就可以避免传二级指针；

3.2 队列基本功能接口

初始化队列

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

销毁队列

// 销毁队列
void QueueDestroy(Queue* q)
{assert(q);QueueNode* cur = q->_head;while (cur){QueueNode* next = cur->_next;free(cur);cur = next;}q->_head = NULL;q->_tail = NULL;
}

3.3 入队列接口

注：由于队列只有这个接口需要创建节点，所以我们不再写创建节点接口；

这个接口我们要考虑队列为空的情况：
在这里插入图片描述

// 队尾入队列
void QueuePush(Queue* q, QDataType x)
{assert(q);QueueNode* newnode = (QDataType*)malloc(sizeof(QueueNode));if (newnode == NULL){perror("malloc");exit(-1);}newnode->_data = x;newnode->_next = NULL;if (q->_head == NULL) //当队列为空时{q->_head = newnode;q->_tail = newnode;}else{q->_tail->_next = newnode;q->_tail = newnode;}
}

3.4 出队列接口

这个接口我们要注意当只有一个节点的时候，删除后防止_tail为野指针，所以也要将其置空；
在这里插入图片描述

// 队头出队列
void QueuePop(Queue* q)
{assert(q);assert(q->_head->_next != NULL); //防止队列为空QueueNode* next = q->_head->_next;free(q->_head);q->_head = next;if (q->_head == NULL){q->_tail = NULL;}
}

3.5 队列的其它接口

获取队列头部元素

QDataType QueueFront(Queue* q)
{assert(q);assert(q->_head);return q->_head->_data;
}

获取队列队尾元素

QDataType QueueBack(Queue* q)
{assert(q);assert(q->_tail);return q->_tail->_data;
}

检测队列是否为空

// 检测队列是否为空，如果为空返回非零结果1，如果非空返回0 
QDataType QueueEmpty(Queue* q)
{assert(q);return q->_head == NULL ? 1 : 0;
}

获取队列中有效元素个数

QDataType QueueSize(Queue* q)
{assert(q);QueueNode* cur = q->_head;QDataType size = 0;while (cur){size++;cur = cur->_next;}return size;
}

3.6 测试

void QueueTest()
{Queue q;QueueInit(&q);QueuePush(&q, 1);QueuePush(&q, 2);printf("%d ", QueueFront(&q));QueuePop(&q);QueuePush(&q, 3);QueuePush(&q, 4);//遍历while (!QueueEmpty(&q)){printf("%d ", QueueFront(&q));QueuePop(&q);}printf("\n");QueueDestroy(&q);
}

测试结果：
在这里插入图片描述
与预想结果一致，符合；

总结

这期我们用C语言实现了队列的基本操作，我们发现队列与栈有很多相似的地方，在实际应用中我们灵活运用；下期见；
26考研加油！

初阶数据结构【队列及其接口的实现】

目录前言一、队列的概念及结构二、队列的实现方式三、队列的实现3.1 基本结构3.2 队列基本功能接口初始化队列销毁队列 3.3 入队列接口3.4 出队列接口3.5 队列的其它接口获取队列头部元素获取队列队尾元素检测队列是否为空获取队列中有效元素个数 3.6 测试总结前言上一期我…...

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