C語言實現(xiàn)隊列的示例詳解
前言
前一段時間,我們試著用C語言實現(xiàn)了數(shù)據(jù)結構中的順序表,單鏈表,雙向循環(huán)鏈表,棧。今天我們再用C語言來實現(xiàn)另一種特殊的線性結構:隊列
一. 什么是隊列
隊列是一種特殊的線性表,特殊之處在于它只允許在表的前端(head)進行刪除操作,而在表的后端(tail)進行插入操作,和棧一樣,隊列是一種操作受限制的線性表。進行插入操作的端稱為隊尾,進行刪除操作的端稱為隊頭。
這個隊列就可以理解成我們平時的排隊,先進入的先出去,與我們之前實現(xiàn)的先進后出的棧相反。
二. 使用什么來實現(xiàn)棧
再把上次的圖拿出來,我們看看是用線性表來實現(xiàn)隊列,還是鏈表比較好
| 不同點 | 順序表 | 鏈表 |
|---|---|---|
| 存儲空間上 | 物理上一定連續(xù) | 邏輯上連續(xù),但物理上不一定連續(xù) |
| 隨機訪問 | 可以直接訪問任何元素 | 必須從頭節(jié)點開始往后尋找 |
| 任意位置插入或刪除元素 | 要搬移其他的元素,效率低。 | 只需要修改節(jié)點的指針指向,效率高 |
| 插入 | 動態(tài)順序表,當空間不夠時需要擴容 | 無容量概念,需要就申請,不用就釋放 |
| 應用場景 | 元素高效存儲,并且需要頻繁訪問 | 需要在任意位置插入或者刪除頻繁 |
綜合上表來看,我覺得鏈表較為方便,原因如下:
1.隊列有多少元素不確定,鏈表可以做到需要就申請,不用就釋放,較為方便
2.隊列是先進先出,順序固定,不需要隨機訪問。
三. 隊列的實現(xiàn)
3.1頭文件
1.包含的標準庫
#include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <stdbool.h> #include <assert.h>
2.定義結構體
typedef int QDateType;//隊列存儲數(shù)據(jù)類型
typedef struct QueueNode //隊列元素節(jié)點
{
QDateType val;
struct QueueNode* next;
}QueueNode;
typedef struct Queue //隊列
{
QueueNode* head;
QueueNode* tail;
}Queue;
3.函數(shù)聲明
void QueueInti(Queue* pq); // 隊列初始化 void QueueDestory(Queue* pq); // 隊列的銷毀 void QueuePush(Queue* pq, QDateType x); // 入隊 void QueuePop(Queue* pq); // 出隊 QDateType QueueFront(Queue* pq); // 取出隊首元素 int QueueSize(Queue* pq); // 求隊列的長度 bool QueueEmpty(Queue* pq); // 判斷隊是否為空
3.2 函數(shù)的實現(xiàn)
1.隊列的初始化
將頭尾置為空指針即可。
void QueueInti(Queue* pq)
{
assert(pq); //防止pq為空指針
pq->head = pq->tail = NULL;
}
2.隊列的銷毀
遍歷隊列元素,然后將每一個元素釋放。
void QueueDestory(Queue* pq)
{
assert(pq); //防止pq為空指針
QueueNode* cur = pq->head;
while (cur)
{
QueueNode* next = cur->next;
free(cur);
cur = next;
}
pq->tail = pq->head = NULL;
}

3.入隊
對于入隊,我們首先需要去開辟一個新的節(jié)點來存儲數(shù)據(jù),然后將這個節(jié)點加入到tail后即可。此時我們就要分別考慮。
1.如果為空隊列,那么我們不僅要改變tail,還要改變head的值
2.如果不為空隊列,只用改變tail即可。
void QueuePush(Queue* pq, QDateType x)
{
assert(pq); //防止pq為空指針
QueueNode* newNode = (QueueNode*)malloc(sizeof(QueueNode));
if (NULL == newNode)
{
printf("malloc error\n");
exit(-1);
}
newNode->val = x;
newNode->next = NULL;//開辟一個新節(jié)點存儲數(shù)據(jù)
if (pq->tail == NULL)//判斷是否為空隊列
{
assert(pq->head == NULL);
pq->head = pq->tail = newNode;
}
else
{
pq->tail->next = newNode;
pq->tail = newNode;
}
}

4.出隊
對于出隊,我們同樣需要考慮兩種情況
- 隊列為空,改變head的同時改變tail
- 隊列不為空,改變head即可。
void QueuePop(Queue* pq)
{
assert(pq);//防止pq為空指針
assert(pq->head && pq->tail); //防止隊列為空隊列
if (pq->head->next == NULL)
{
free(pq->head);
pq->head = pq->tail = NULL;
}
else
{
QueueNode* next = pq->head->next;
free(pq->head);
pq->head = next;
}
}

5. 取出隊首元素
沒啥說的,直接訪問頭節(jié)點取出即可
QDateType QueueFront(Queue* pq)
{
assert(pq);//防止pq為空指針
assert(pq->head && pq->tail); //防止隊列為空隊列
return pq->head->val;
}
6.判斷是否為空隊列
我們只需要判斷頭指針是否為NULL,如果是則為空
bool QueueEmpty(Queue* pq)
{
assert(pq);
return pq->head == NULL;
}
7. 求隊伍長度
創(chuàng)建一個變量,遍歷隊伍求長度。
int QueueSize(Queue* pq)
{
assert(pq);
QueueNode* cur = pq->head;
int count = 0;
while (cur)
{
cur = cur->next;
count++;
}
return count;
}
四.完整代碼
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <stdbool.h>
#include <assert.h>
typedef int QDateType;
typedef struct QueueNode
{
QDateType val;
struct QueueNode* next;
}QueueNode;
typedef struct Queue
{
QueueNode* head;
QueueNode* tail;
}Queue;
void QueueInti(Queue* pq)
{
assert(pq);
pq->head = pq->tail = NULL;
}
void QueueDestory(Queue* pq)
{
assert(pq);
QueueNode* cur = pq->head;
while (cur)
{
QueueNode* next = cur->next;
free(cur);
cur = next;
}
pq->tail = pq->head = NULL;
}
void QueuePush(Queue* pq, QDateType x)
{
assert(pq);
QueueNode* newNode = (QueueNode*)malloc(sizeof(QueueNode));
if (NULL == newNode)
{
printf("malloc error\n");
exit(-1);
}
newNode->val = x;
newNode->next = NULL;
if (pq->tail == NULL)
{
assert(pq->head == NULL);
pq->head = pq->tail = newNode;
}
else
{
pq->tail->next = newNode;
pq->tail = newNode;
}
}
void QueuePop(Queue* pq)
{
assert(pq);
assert(pq->head && pq->tail);
if (pq->head->next == NULL)
{
free(pq->head);
pq->head = pq->tail = NULL;
}
else
{
QueueNode* next = pq->head->next;
free(pq->head);
pq->head = next;
}
}
bool QueueEmpty(Queue* pq)
{
assert(pq);
return pq->head == NULL;
}
QDateType QueueFront(Queue* pq)
{
assert(pq);
assert(pq->head);
return pq->head->val;
}
int QueueSize(Queue* pq)
{
assert(pq);
QueueNode* cur = pq->head;
int count = 0;
while (cur)
{
cur = cur->next;
count++;
}
return count;
}
以上就是C語言實現(xiàn)隊列的示例詳解的詳細內容,更多關于C語言 隊列的資料請關注腳本之家其它相關文章!
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