队列的表示与实现

分手后的思念是犯贱 2022-06-11 08:07 172阅读 0赞

队列是先进先出的（FIFO）的线性表，在具体应用中通常使用链表或者数组实现；只允许在一端插入，在另一端删除；在队列中允许插入的一端叫队尾，允许删除的一端叫队头；

## 链队列——队列的链式表示和实现 ##

链队列的本质是一个单向链表，头结点front相当于head,再增加一个尾结点。

![这里写图片描述][SouthEast]

*  注意头结点指向的节点为空，在删除队列头节点时应该删除的是该空节点的下一个节点

C语言实现代码

#include "stdlib.h"
    #include "stdio.h"
    //单链队列，队列的链式存储结构，队列是由队头指向队尾
    typedef struct QNode {
        char data;
        struct QNode *next;
    }QNode,*QueuePtr;
    
    typedef struct {
        QueuePtr  front;   //队头指针
        QueuePtr rare;     //队尾指针
    }LinkQueue;
    
    
    //用于初始化队列
    void initQueue(LinkQueue &lq) {
        lq.front = lq.rare = (QueuePtr)malloc(sizeof(QNode));
        lq.rare->next = NULL;
    
    }
    //用于插入队列
    void enQueue(LinkQueue &lq,char data) {
        //插入元素为Q的新的队尾元素 data
        QueuePtr p;
        p = (QueuePtr)malloc(sizeof(QNode));
        p->data = data;
        p->next = NULL;
        lq.rare->next = p;
        lq.rare = lq.rare->next;
    }
    //用于取出头元素，在操作之前首先需要判断是不是空队列
    void reQueue(LinkQueue &lq) {
        if (lq.front==lq.rare)
        {
            printf("队列为空");
        }
        else
        {
            QueuePtr q;
            //因为lq.front为一个空节点，因为在初始化队列的时候没有给这一个节点赋值
            printf("%c",lq.front->next->data);  
            q = lq.front;
            lq.front = lq.front->next;
            free(q);
        }
    }
    int main() {
        LinkQueue lq;
        initQueue(lq);
        enQueue(lq,'a');
        enQueue(lq,'b');
        reQueue(lq);
        reQueue(lq);
        return 0;
    }

## 循环队列——队列的顺序表示和实现 ##

队列的顺序表示和实现，可以参照栈的顺序表示和实现；在c语言中不能使用动态数组来分实现循环队列，如果要使用循环队列则必须设定一个最大的长度；

![这里写图片描述][SouthEast 1]

*  初始化建空队列时，令front=rare=0,当插入新元素时rare+1;当删除头元素时front+1;在非空队列中头指针始终指向头元素，尾指针始终指向队尾元素的下一个元素；

![这里写图片描述][SouthEast 2]  
\* 当Q.rare==Q.front队列有可能是满的，也有可能是空的；有两种处理办法：一是另设一个标志位以区别是空还是满；二是约定以“队列头指针在队尾指针的下一位时为满”。下面的代码采用的是第二种方法。

C语言代码实现

#include "stdio.h"
    #include "stdlib.h"
    #define maxsize 100
    typedef struct {
        int *base;    //用于为队列分配空间
        int front;
        int rear;
    }sqqueue;
    
    //初始化队列
    void initqueue(sqqueue &sq) {
        //构造一个空队列
        sq.base = (int *)malloc(maxsize*sizeof(int));
        if (!sq.base)
        {
            printf("构造队列失败");
        }
        sq.front = sq.rear = 0;
    }
    
    //入队
    void enqueue(sqqueue &sq,int e) {
        //用于判断队列是否为满，通过查看队尾的下一个元素是不是队头
        if ((sq.rear+1)%maxsize==sq.front)
        {
            printf("队列为满");
        }
        sq.base[sq.rear] = e;
        sq.rear = (sq.rear + 1) % maxsize;  //转了一圈后sq.rare会超过maxsize
    
    }
    
    //出队
    void requeue(sqqueue &sq) {
        //用于判断队是否为空
        if (sq.rear==sq.front)
        {
            printf("队列为空");
        }
        printf("%d\n",sq.base[sq.front]);
        sq.front = (sq.front + 1) % maxsize;
    }
    
    int main() {
        sqqueue sq;
        initqueue(sq);
        enqueue(sq,10);
        enqueue(sq,15);
        requeue(sq);
        requeue(sq);
        return 0;
    }

[SouthEast]: /images/20220611/2168180a196940b287928ffef7946cbf.png
[SouthEast 1]: /images/20220611/55062245117445d99cfea9ea8f3f6675.png
[SouthEast 2]: /images/20220611/24e122871f9848ada8a83dcc2fed997c.png