【数据结构初阶第十节】队列（详解+附源码）
好久不见。。。别不开心了，听听喜欢的歌吧
必须有为成功付出代价的决心，然后想办法付出这个代价。云边有个稻草人-CSDN博客
这节课我们学习队列的概念和结构以及实现，需要提前具备前面顺序表和链表的相关知识，这样这节课就会变得非常简单！
一、概念和结构 概念： 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。
队列底层结构选型 ： 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。
下图解释为什么用链表来实现队列
二、队列的实现Queue.h代码语言：javascript复制#pragma once
#include
#include
#include
#include
//创建节点的结构
typedef int QUDatatype;
typedef struct QueueNode
{
QUDatatype data;
struct QueueNode* next;
}QueueNode;
//创建队列的结构
typedef struct Queue
{
QueueNode* phead;
QueueNode* ptail;
int size;//队列里面有效数据个数
}Queue;
//初始化
void QueueInit(Queue* pq);
//入队列
void QueuePush(Queue* pq,QUDatatype x);
//出队列
void QueuePop(Queue* pq);
//取队头数据
QUDatatype QueueFront(Queue* pq);
//取队尾数据
QUDatatype QueueBack(Queue* pq);
//取队列有效元素个数
int QueueSize(Queue* pq);
//销毁
void QueueDestroy(Queue* pq);Queue.c代码语言：javascript复制#include"Queue.h"
//初始化
void QueueInit(Queue* pq)
{
assert(pq);
pq->phead = pq->ptail = NULL;
pq->size = 0;
}
//入队列
void QueuePush(Queue* pq,QUDatatype x)
{
assert(pq);
//申请一个新的结点
QueueNode* newnode = (QueueNode*)malloc(sizeof(QueueNode));
if (newnode == NULL)
{
perror("malloc fail！");
exit(1);
}
newnode->data = x;
newnode->next = NULL;
if (pq->phead == NULL)
{
pq->phead = pq->ptail = newnode;
}
else
{
pq->ptail->next = newnode;
pq->ptail = newnode;
}
++pq->size;
}
//判空
bool QueueEmpty(Queue* pq)
{
assert(pq);
//下面这样写也ok，return pq->phead == NULL && pq->ptail == NULL ;
return pq->phead == NULL;
}
//出队列
void QueuePop(Queue* pq)
{
assert(pq);
assert(!QueueEmpty(pq));
//若只有一个结点,防止ptail成为野指针
if (pq->phead == pq->ptail)
{
free(pq->phead);
pq->phead = pq->ptail = NULL;
}
else
{
//删除对头元素
QueueNode* Next = pq->phead->next;
free(pq->phead);
pq->phead = Next;
}
--pq->size;
}
//取队头数据
QUDatatype QueueFront(Queue* pq)
{
assert(pq);
assert(!QueueEmpty(pq));
return pq->phead->data;
}
//取队尾数据
QUDatatype QueueBack(Queue* pq)
{
assert(pq);
assert(!QueueEmpty(pq));
return pq->ptail->data;
}
//取队列有效元素个数,时间复杂度为O(N),我们可以优化一下
//我们可以增加一个变量size去记录队列里面有效数据的个数然后直接返回
int QueueSize(Queue* pq)
{
assert(pq);
/*QueueNode* pcur = pq->phead;
int count = 0;
while (pcur)
{
count++;
QueuePop(pq);
pcur = pq->phead;
}*/
/*return count;*/
return pq->size;
}
//销毁
void QueueDestroy(Queue* pq)
{
assert(pq);
assert(!QueueEmpty(pq));
QueueNode* pcur = pq->phead;
while (pcur)
{
QueueNode* next = pcur->next;
free(pcur);
pcur = next;
}
//针对队列里面的结构进行销毁
pq->phead = pq->ptail = NULL;
pq->size = 0;
} test.c代码语言：javascript复制#include"Queue.h"
void test()
{
Queue pq;
QueueInit(&pq);
QueuePush(&pq, 1);
QueuePush(&pq, 2);
QueuePush(&pq, 3);
QueuePush(&pq, 4);
/*QueuePop(&pq);
QueuePop(&pq);
QueuePop(&pq);
QueuePop(&pq);
QueuePop(&pq);*/
printf("head:%d\n", QueueFront(&pq));
printf("back:%d\n", QueueBack(&pq));
//两种 取队列里面有效数据的个数 方法
printf("队列里面有效数据个数为：%d \n",QueueSize(&pq));
printf("size:%d\n", QueueSize(&pq));
printf("size:%d\n", pq.size);
QueueDestroy(&pq);
}
int main()
{
test();
return 0;
}实现队列需要注意的比较重要的点见下
取队列里面有效数据的个数，如果用老方法套路实现时间复杂度为O(N)，但是我们可以在队列里面重新定义一个结构，size来记录，每次入数据，出数据直接调整size即可，取有效数据个数的时候直接返回 size 就简单了很多。在队列销毁的时候，不要忘记最后把队列结构里面的phead和ptail指针置为NULL，size == 0。我们定义了ptail指针，指向队尾，可以直接找到队尾入数据。经过前几节顺序表，单链表，双链表，栈的学习，今天学习队列真是游刃有余呦，下一节是栈和队列的算法题，期待一下啦~~
完——