C语言中队列的结构和函数接口的使用示例
作者：[Pokemon]大猫猫
队列只允许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的性质；队列可用数组和链表 的方法实现，使用链表的结构实现更优一些，因为如果使用数组节，出队列时删去首元素需要将整个数组前移，效率比较低
一、队列的结构
队列：一种操作受限的线性表，只允许在线性表的一端进行插入，另一端进行删除，插入的一端称为队尾，删除的一端称为队头
通过 动态顺序表 的实现，可以发现在数组的头部进行插入删除操作时，需要移动数据，效率较低，因此不采用数组来实现队列
但通过 单链表 的实现，可以发现在对单链表进行头插时效率很高，而进行尾插时，需要找尾数据，较为麻烦，但是可以通过增加一个尾指针的方式来提升效率，因此用单链表的头尾指针来实现队列，结构如下：
//队列的元素类型
typedef int QueueDataType;
//队列的结点结构
typedef struct QueueNode
{
QueueDataType data;
struct QueueNode* next;
}QNode;
//队列结构，需要包含指向链表的头指针和尾指针
//为了求队列数据个数时，时间复杂度为 O(1)，这里增加一个 size 变量
typedef struct Queue
{
QNode* head;
QNode* tail;
int size;
}Queue;
二、队列的函数接口
1. 初始化和销毁
初始化函数如下：
void QueueInit(Queue* pq)
{
assert(pq);
pq->head = pq->tail = NULL;
pq->size = 0;
}
链表的结点都是动态开辟的，不用队列时，应当销毁
销毁函数如下：
void QueueDestroy(Queue* pq)
{
assert(pq);
//从头结点开始销毁
QNode* cur = pq->head;
while (cur)
{
//保存下一个结点
QNode* next = cur->next;
free(cur);
cur = next;
}
pq->head = pq->tail = NULL;
pq->size = 0;
}
2. 入队和出队
入队：在队尾插入元素
入队函数如下：
void QueuePush(Queue* pq, QueueDataType x)
{
assert(pq);
//创建新结点
QNode* newnode = (QNode*)malloc(sizeof(QNode));
if (newnode == NULL)
{
perror("malloc");
exit(-1);
}
newnode->data = x;
newnode->next = NULL;
//没有结点时，插入元素，需要改变队列的头尾指针
//有结点时，直接链接在尾结点之后，tail 变成新的尾
if (pq->tail == NULL)
{
pq->head = pq->tail = newnode;
}
else
{
pq->tail->next = newnode;
pq->tail = newnode;
}
//插入元素后，数据个数需要自增
pq->size++;
}
出队：删除队头元素
出队函数如下：
void QueuePop(Queue* pq)
{
assert(pq);
//没有元素时，不能删除，这里直接调用判空函数
assert(!QueueEmpty(pq));
//如果只有一个结点时，需要改变队列的头尾指针
if (pq->head->next == NULL)
{
free(pq->head);
pq->head = pq->tail = NULL;
}
else
{
QNode* next = pq->head->next;
free(pq->head);
pq->head = next;
}
//删除元素后，数据个数需要自减
pq->size--;
}
3. 访问队头和队尾元素
访问队头元素函数如下：
QueueDataType QueueFront(Queue* pq)
{
assert(pq);
//没有元素时，不能取队头元素，这里直接调用判空函数
assert(!QueueEmpty(pq));
return pq->head->data;
}
访问队尾元素函数如下：
QueueDataType QueueBack(Queue* pq)
{
assert(pq);
//没有元素时，不能取队尾元素，这里直接调用判空函数
assert(!QueueEmpty(pq));
return pq->tail->data;
}
4. 判空和元素个数
判空函数如下：
bool QueueEmpty(Queue* pq)
{
assert(pq);
return pq->size == 0;
}
元素个数函数如下：
size_t QueueSize(Queue* pq)
{
assert(pq);
return pq->size;
}
到此这篇关于C语言中队列的结构和函数接口的使用示例的文章就介绍到这了,更多相关C语言队列结构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！