队列 Queue 的定义及实现

队列的定义

队列是一种特殊的线性表。

队列仅在线性表的两端进行操作：
队头(Front)：取出数据元素的一端
队尾(Rear)：插入数据元素的一端

队列不允许在中间部位进行操作！

队列的性质：先进先出

队列的一些常用操作：
创建队列，销毁队列，清空队列，进队列，出队列，获取队头元素，获取队列的长度

队列的顺序存储实现

队列的顺序存储实现是基于线形表的代码实现的，因此需要调用线形表的头文件，线性表的代码在前面的文章中已经详细说明，此处不再赘述。

//顺序队列 头文件 SeqQueue.h
#ifndef _SEQQUEUE_H_
#define _SEQQUEUE_H_

typedef void SeqQueue;

SeqQueue* SeqQueue_Create(int capacity);
void SeqQueue_Destroy(SeqQueue* queue);
void SeqQueue_Clear(SeqQueue* queue);
int SeqQueue_Append(SeqQueue* queue, void* item);//加入队列 
void* SeqQueue_Retrieve(SeqQueue* queue);//出队列 
void* SeqQueue_Header(SeqQueue* queue);//获取头部 
int SeqQueue_Length(SeqQueue* queue);
int SeqQueue_Capacity(SeqQueue* queue);

#endif

//顺序队列 源文件 SeqQueue.c
#include "SeqList.h"
#include "SeqQueue.h"

SeqQueue* SeqQueue_Create(int capacity) // O(1)
{
return SeqList_Create(capacity);
}

void SeqQueue_Destroy(SeqQueue* queue) // O(1)
{
    SeqList_Destroy(queue);
}

void SeqQueue_Clear(SeqQueue* queue) // O(1)
{
    SeqList_Clear(queue);
}

int SeqQueue_Append(SeqQueue* queue, void* item) // O(1)加入队列 
{
return SeqList_Insert(queue, item, SeqList_Length(queue));
}

void* SeqQueue_Retrieve(SeqQueue* queue) // O(n) 出队列 
{
return SeqList_Delete(queue, 0);
}

void* SeqQueue_Header(SeqQueue* queue) // O(1) 获取头部元素 
{
return SeqList_Get(queue, 0);
}

int SeqQueue_Length(SeqQueue* queue) // O(1)
{
return SeqList_Length(queue);
}

int SeqQueue_Capacity(SeqQueue* queue) // O(1)
{
return SeqList_Capacity(queue);
}

队列的链式存储实现

同样，链式存储也要借助于链表的代码。

//链式队列 头文件 LinkList.h
#ifndef _LINKQUEUE_H_
#define _LINKQUEUE_H_

typedef void LinkQueue;

LinkQueue* LinkQueue_Create();
void LinkQueue_Destroy(LinkQueue* queue);
void LinkQueue_Clear(LinkQueue* queue);
int LinkQueue_Append(LinkQueue* queue, void* item);
void* LinkQueue_Retrieve(LinkQueue* queue);
void* LinkQueue_Header(LinkQueue* queue);
int LinkQueue_Length(LinkQueue* queue);

#endif

//链式队列 源文件 LinkList.c
#include <stdio.h>
#include <malloc.h>
#include "LinkList.h"
#include "LinkQueue.h"

typedef struct _tag_LinkQueueNode
{
    LinkListNode header;
void* item;
} TLinkQueueNode;

LinkQueue* LinkQueue_Create() // O(1)
{
return LinkList_Create();
}

void LinkQueue_Destroy(LinkQueue* queue) // O(n)
{
    LinkQueue_Clear(queue);
    LinkList_Destroy(queue);
}

void LinkQueue_Clear(LinkQueue* queue) // O(n)
{
while( LinkQueue_Length(queue) > 0 )
    {
        LinkQueue_Retrieve(queue);
    }
}

int LinkQueue_Append(LinkQueue* queue, void* item) // O(n) 数据加入队列 
{
    TLinkQueueNode* node = (TLinkQueueNode*)malloc(sizeof(TLinkQueueNode));
    int ret = (item != NULL) && (node != NULL);

if( ret )
    {
        node->item = item;

        ret = LinkList_Insert(queue, (LinkListNode*)node, LinkList_Length(queue));
    }

if( !ret )
    {
        free(node);
    }

return ret;
}

void* LinkQueue_Retrieve(LinkQueue* queue) // O(1) 出队列 
{
    TLinkQueueNode* node = (TLinkQueueNode*)LinkList_Delete(queue, 0);
void* ret = NULL;

if( node != NULL )
    {
        ret = node->item;

        free(node);
    }

return ret;
}

void* LinkQueue_Header(LinkQueue* queue) // O(1) 获取头部元素 
{
    TLinkQueueNode* node = (TLinkQueueNode*)LinkList_Get(queue, 0);
void* ret = NULL;

if( node != NULL )
    {
        ret = node->item;
    }

return ret;
}

int LinkQueue_Length(LinkQueue* queue) // O(1)
{
return LinkList_Length(queue);
}

小结

队列是一种特殊的线性表。
队列只允许在线性表的头部和尾部进行操作。

队列通常有两种实现方式：

• 顺序结构实现
• 链式结构实现