2.1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)的原则。
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
2.2队列的实现
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。
2.2.1 队列的结点行为
首先,我们使用链表来实现队列,那么我们需要先定义链表型结点:
typedef int QueueDataType;
typedef struct QueueNode
{
QueueDataType data;
struct QueueNode* next;
}QN;
其次经过分析,我们知道入队列时就是对链表进行尾插操作,尾插的时间复杂度时O(N),因此我们想到用两个结点(一个头结点来控制出队列,一个尾结点来控制入队列)。因此我们自然而然地想起定义一个结构体来控制他们的行为:
typedef struct Queue
{
QN* head;
QN* tail;
int size;//后续进行统计个数时时间复杂度为O(N),引入size,来提高程序效率
}Queue;
2.2.2 队列的初始化与销毁
//初始化
void QueueInit(Queue* s)
{
assert(s);
s->head = s->tail = NULL;
s->size = 0;
}
//销毁
void QueueDestory(Queue* s)
{
assert(s);
QN* cur = s->head;
while (cur)
{
QN* next = cur->next;
free(cur);
cur = next;
}
s->head = s->tail = NULL;
s->size = 0;
}
2.2.3 入队列与出队列
//入队
void QueuePush(Queue* s, QueueDataType x)
{
assert(s);
QN* newnode = (QN*)malloc(sizeof(QN));
if (newnode == NULL)
{
perror("malloc fail");
exit(-1);
}
newnode->next = NULL;
newnode->data = x;
//队列是否为空
if (s->tail == NULL)
{
s->head = s->tail = newnode;
}
else
{
s->tail->next = newnode;
s->tail = newnode;
}
s->size++;
}
//出队
void QueuePop(Queue* s)
{
assert(s);
//队列为空时,无法再出数据
assert(s->head);
//队列是一个元素还是多个元素
if (s->head->next == NULL)
{
s->head = s->tail = NULL;
}
else
{
QN* next = s->head->next;
free(s->head);
s->head = next;
}
s->size--;
}
2.2.4 队列的其他操作
//队列元素个数
int QueueSize(Queue* s)
{
assert(s);
return s->size;
}
//判空
bool QueueEmpty(Queue* s)
{
assert(s);
return s->head == NULL;
}
//取队头元素
QueueDataType QueueFront(Queue* s)
{
assert(s);
return s->head->data;
}
//取队尾元素
QueueDataType QueueBack(Queue* s)
{
assert(s);
return s->tail->data;
}