数据结构之队列

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核心算法思想

队列是一种特殊的线性表，特殊之处在于它只允许在表的前端（front）进行删除操作，而在表的后端（rear）进行插入操作，和栈一样，队列是一种操作受限制的线性表。进行插入操作的端称为队尾，进行删除操作的端称为队头。队列中没有元素时，称为空队列。

算法实现

链队列存储结构：

typedef struct qnode
{int data;struct qnode *next;
} QNode;                        //链队节点类型
typedef struct
{QNode *front, *rear;
} QuType;                       //链队类型

创建空队列：

Status InitQueue (LinkQueue &Q) {// 构造一个空队列Q，队头指针和队尾指针都指向头结点）Q.front = Q.rear = (QueuePtr)malloc(sizeof(QNode));if (!Q.front) exit (OVERFLOW);  //存储分配失败Q.front->next = NULL;return OK;
}

入队：

Status EnQueue (LinkQueue &Q, QElemType e)
{ // 插入元素e为Q的新队尾元素p = (QueuePtr) malloc (sizeof (QNode));     //生成新结点if (!p)  exit (OVERFLOW);          //存储分配失败p->data = e;   p->next = NULL;   //插入队尾Q.rear->next = p; Q.rear = p;                          //修改队尾指针指向队尾return OK;
}

出队：

Status DeQueue (LinkQueue &Q, QElemType &e)
{ // 若队列不空，则删除Q的队头元素，用 e 返回其值if (Q.front == Q.rear)    return ERROR;   //判空p = Q.front->next;   e = p->data;         //用e返回队头元素值Q.front->next = p->next;  //修改头指针始终指向队首元素if (Q.rear == p)  Q.rear = Q.front;  //特殊情况处理空队free (p);                       //释放队首结点return OK;
}

实践出真知，代码案例

编写一个程序，实现链队的各种基本运算（假设队列中元素类型为char），并在此基础上设计一个程序完成如下功能：
（1）初始化链队q；
（2）判断链队q是否非空；
（3）依次进队元素a,b,c；
（4）出队一个元素，输出该元素；
（5）依次进链队元素d,e,f;
（6）输出出队序列；
（7）释放链队。

案例源码

#include <stdio.h>
#include <malloc.h>
typedef char ElemType;
typedef struct qnode
{ElemType data;struct qnode *next;
} QNode;
typedef struct
{QNode *front;QNode *rear;
} LiQueue;
void InitQueue(LiQueue *&q);
void DestroyQueue(LiQueue *&q);
bool QueueEmpty(LiQueue *q);
void enQueue(LiQueue *&q, ElemType e);
bool deQueue(LiQueue *&q, ElemType &e);void InitQueue(LiQueue *&q)  //初始化队列
{q = (LiQueue *)malloc(sizeof(LiQueue));q->front = q->rear = NULL;
}
void DestroyQueue(LiQueue *&q)  //销毁队列
{QNode *p = q->front, *r;   //p指向队头数据节点if (p != NULL)          //释放数据节点占用空间{r = p->next;while (r != NULL){free(p);p = r; r = p->next;}}free(p);free(q);              //释放链队节点占用空间
}
bool QueueEmpty(LiQueue *q) //判断队列是否为空
{return(q->rear == NULL);
}
void enQueue(LiQueue *&q, ElemType e)   //进队
{QNode *p;p = (QNode *)malloc(sizeof(QNode));p->data = e;p->next = NULL;if (q->rear == NULL)      //若链队为空,则新节点是队首节点又是队尾节点q->front = q->rear = p;else{q->rear->next = p;    //将*p节点链到队尾,并将rear指向它q->rear = p;}
}
bool deQueue(LiQueue *&q, ElemType &e)  //出队
{QNode *t;if (q->rear == NULL)     //队列为空return false;t = q->front;                //t指向第一个数据节点if (q->front == q->rear)  //队列中只有一个节点时q->front = q->rear = NULL;else                    //队列中有多个节点时q->front = q->front->next;e = t->data;free(t);return true;
}int main()
{ElemType e;LiQueue *q;printf("链队的基本运算如下:\n");printf("  (1)初始化链队q\n");InitQueue(q);printf("  (2)依次进链队元素a,b,c\n");enQueue(q, 'a');enQueue(q, 'b');enQueue(q, 'c');printf("  (3)链队为%s\n", (QueueEmpty(q) ? "空" : "非空"));if (deQueue(q, e) == 0)printf("\t提示:队空,不能出队\n");elseprintf("  (4)出队一个元素%c\n", e);printf("  (5)依次进链队元素d,e,f\n");enQueue(q, 'd');enQueue(q, 'e');enQueue(q, 'f');printf("  (6)出链队序列:");while (!QueueEmpty(q)){deQueue(q, e);printf("%c ", e);}printf("\n");printf("  (7)释放链队\n");DestroyQueue(q);return 0;
}

编写一个程序，反映病人到医院看病，排队看医生的情况。在病人排队过程中，主要重复两件事：
（1）病人到达诊室，将病历本交给护士，排到等待队列中侯诊。
（2）护士从等待队列中取出下一位病人的病历，该病人进入诊室就诊。
要求模拟病人等待就诊这一过程。程序采用菜单方式，其选项及功能说明如下:
(1) 排队–输入排队病人的病历号，加入到病人排队队列中。
(2) 就诊–病人排队队列中最前面的病人就诊，并将其从队列中删除。
(3) 查看排队–从队首到队尾列出所有的排队病人的病历号。
(4) 不再排队，余下依次就诊–从队首到队尾列出所有的排队病人的病历号，并退出运行。

#include <stdio.h>
#include <malloc.h>
typedef struct qnode
{int data;struct qnode *next;
} QNode;            /*链队结点类型*/typedef struct
{QNode *front,*rear;
} QuType;           /*链队类型*/void SeeDoctor()
{int sel,flag=1,find,no;QuType *qu;QNode *p;QNode *q; qu=(QuType *)malloc(sizeof(QuType));    /*创建空队*/qu->front=qu->rear=NULL;while (flag==1)                             /*循环执行*/{printf("1:排队 2:就诊 3:查看排队 4.不再排队,余下依次就诊 5:下班  请选择:");scanf("%d",&sel);switch(sel){case 1:printf("  >>输入病历号:");do{scanf("%d",&no);find=0;p=qu->front;while (p!=NULL && !find){if (p->data==no)find=1;elsep=p->next;}if (find)printf("  >>输入的病历号重复,重新输入:");}while (find==1);p=(QNode *)malloc(sizeof(QNode));   /*创建结点*/p->data=no;p->next=NULL;if (qu->rear==NULL)                 /*第一个病人排队*/{qu->front=qu->rear=p;}else{qu->rear->next=p;qu->rear=p; /*将*p结点入队*/}break;case 2:if (qu->front==NULL)                /*队空*/printf("  >>没有排队的病人!\n");else                                /*队不空*/{p=qu->front;printf("  >>病人%d就诊\n",p->data);if (qu->rear==p)            /*只有一个病人排队的情况*/{qu->front=qu->rear=NULL;}elsequ->front=p->next;free(p);}break;case 3:if (qu->front==NULL)            /*队空*/printf("  >>没有排列的病人!\n");else                            /*队不空*/{p=qu->front;printf("  >>排队病人:");while (p!=NULL){printf("%d ",p->data);p=p->next;}printf("\n");}break;case 4:if (qu->front==NULL)            /*队空*/printf("  >>没有排列的病人!\n");else                            /*队不空*/{p=qu->front;printf("  >>病人按以下顺序就诊:");while (p!=NULL){printf("%d ",p->data);p=p->next;}printf("\n");}flag=0;                         /*退出*/break;case 5:if (qu->front!=NULL)            /*队不空*/printf("  >>请排队的病人明天就医!\n");flag=0;                     /*退出*/break;}}p=qu->front;  //销毁队列while (p!=NULL){q = p->next;free(p);p = q;}
}int main()
{SeeDoctor();return 0;
}

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