【数据结构】带你深入栈和队列，轻松实现各种接口功能

梦里梦外; 2024-03-23 20:35 7阅读 0赞

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**C/C++ 游戏开发**

> ***Hello,米娜桑们，这里是君兮\_，我们继续来学习初阶数据结构的内容，今天我们要讲的是栈与队列内容中队列部分的内容  
> 好了，废话不多说，开始今天的学习吧！***—

## 二.队列 ##

### 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)**
 *  **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**  
    ![在这里插入图片描述][ce5f7e0b675f4b8da13f0a9a09401eee.png]

### 2.队列的实现 ###

*  **队列也可以使用数组和链表的结构实现，实际上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。**
 *  因此在下面的讲解中，我们通过链表来实现

#### 队列的基本结构 ####

typedef int QDataType;
    typedef struct QueueNode
    {
        
    	struct QueueNode* next;
    	QDataType data;
    }QNode;
    
    typedef struct Queue
    {
        
    	QNode* head;
    	QNode* tail;
    	int size;
    }Que;

*  在队列的实现中与之前最大的不同是我们使用了两个结构体，其中第一个保存链表的存储的元素以及地址，而第二个保存的则是队列的头和尾的指针，这样有什么意义呢？
 *  在队列中，我们常常需要获取队列保存元素的多少，同时我们又需要实现队列的先进先出，也就是尾插进，头插出，这样如果我们没有一个能够指向尾部的指针，每次都需要通过遍历一下我们这个链表队列来找尾，这无疑不利于程序运行，因此我们定义第二个结构体来找尾。

#### 队列的初始化 QueueInit ####

//初始化队列
    void QueueInit(Que* pq)
    {
        
        assert(pq);
        pq->head = pq->tail = NULL;
        pq->size = 0;
    }

*  **初始化非常简单啊，无法是指针置空，让队列元素size置0就行，不多解释啦**

#### 往队列中插入元素 QueuePush ####

//把结点插入队列中(尾插)
    void QueuePush(Que* pq, QDataType x)
    {
        
        assert(pq);
        QNode* newnode = (QNode*)malloc(sizeof(QNode));//malloc申请空间
        if (newnode == NULL)//判断申请是否成功
        {
        
            perror("malloc failed\n");
            exit(-1);
        }
        newnode->data = x;//插入元素
        newnode->next = NULL;
        if (pq->tail == NULL)
        {
        
            pq->head = pq->tail = newnode;//如果此时队列中没有元素就把头和尾都指向开辟出来的空间
        }
        else
        {
        
        	//尾插
            pq->tail->next = newnode;
            pq->tail = newnode;
            
        }
        pq->size++;//插入元素成功，有效元素个数加1
    }

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*  上面这个图很形象的画出了入队和出队的情况，就不像之前详细的每一过程都用逻辑图带大家逐一分析了，大家结合这张图以及代码中的注释我相信非常好理解这个部分。

#### 删除队列中的元素 QueuePop ####

// 删除队列中某个结点
    void QueuePop(Que* pq)
    {
        
        assert(pq);
        assert(!QueueEmpty(pq));//判空，如果为空就不需要再删除了
        //如果只有一个结点
        if (pq->head->next == NULL)
        {
        	//只有一个结点，释放该节点将头尾置空
            free(pq->head);
            pq->head = pq->tail = NULL;
        }
        else
        {
        	//出队列
            QNode* next = pq->head->next;//保存一下此时要删除结点的下一个结点      
            free(pq->head);//释放掉该结点
            pq->head = next;//头指向删除结点的下一个结点
        }
        pq->size--;//队列中有效元素减1
    
    }

#### 判断队列是否为空 QueueEmpty ####

//判断队列是否为空
    bool QueueEmpty(Que* pq)
    {
        
        assert(pq);
        return pq->tail == NULL;
    }

*  **这里利用返回bool的函数来判断我们的尾是否为0，为0说明此时的队列中没有元素，队列为空返回true，如果尾指针不为0说明队列不为空就返回false**

#### 获取队列中的队头元素 QueueFront ####

//获取队列的队头元素
    QDataType QueueFront(Que* pq)
    {
        
        assert(pq);
        assert(!QueueEmpty(pq));
        QNode* cur = pq->head;
        return cur->data;
    }

*  **队头元素就是头指针指向的结点，返回头指针存储的元素即可**

#### 获取队尾的元素 QueueBack ####

//获取队列的队尾元素
    QDataType QueueBack(Que* pq)
    {
        
        assert(pq);
        assert(!QueueEmpty(pq));
        return pq->tail->data;
    }

*  **这里就体现了我们使用两个结构体的优势，我们通过尾指针就可以直接指向队尾，返回队尾的元素即可**

#### 队列的销毁 QueueDestroy ####

//队列的销毁
    void QueueDestroy(Que* pq)
    {
        
        assert(pq);
        QNode* cur = pq->head;//保存头指针
        while (cur)
        {
        
            QNode* next = cur->next;//保存需要销毁结点的下一个结点，防止释放掉后找不到
            free(cur);
            cur = next;
        }
        pq->head = pq->tail = NULL;//头尾指针全置空
        pq->size = 0;//有效元素置0
    }

*  **我们通过遍历队列链表中每一个结点来销毁我们的队列，当head为空时，说明我们链表中的结点已经全部被销毁，队列的销毁完成**

#### 计算队列元素的数量 ####

//计算队列的元素的数量
    int QueueSize(Que* pq)
    {
        
        return pq->size;
    }

*  **我们每次进行入队或者出队时，都会让有效元素size+1或者-1，因此此时需要获取队列元素的数量时，返回size即可。**

## 总结 ##

*  今天的内容到这里就结束了，栈与队列的最大区别在于栈是后进先出，而队列是先进先出，两者在实现中实际都并没有那么难，如果你想学好这部分内容的话，不妨自己照着上面的内容试试吧！
 *  好了，如果你有任何疑问欢迎在评论区或者私信我提出，大家下次再见啦！

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