【数据结构入门】队列（Queue）详解（定义、销毁、入队、出队等）| 图解数据结构，超详细哦~

文章目录

（1）前言
- 1）队列的概念
- 2）队列的结构
（2）队列的实现（链式结构）
- 1）队列的定义
- 2）队列的初始化
- 3）队列的销毁
- 4）入队（尾插）
- 5）出队（头删）
- 6）获取队列元素个数
- 7）获取队头元素
- 8）获取队尾元素
- 9）检查队列是否为空
（3）测试队列的功能

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（1）前言

1）队列的概念

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) 的特点。

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。

入队出队形式：一种入队顺序，只有一种出队顺序。

队列的应用：比如生活中排队买东西，先排队的先购买，平时我们用微信聊天，用键盘进行各种数字的输入，到聊天框中输出，也是队列的应用。

2）队列的结构

队列的顺序结构

入队，不需要移动任何元素，时间复杂度为O(1)

出队，所有元素需要往前移动，时间复杂度为O(N)

队列的链式结构

首先我们定义两个指针，队头指针指向第一个节点，队尾指针指向尾节点

入队（尾插），时间复杂度为O(1)

出队（头删），时间复杂度为O(1)

（2）队列的实现（链式结构）

首先新建一个工程（博主使用的是 VS2019 ）

Queue.h（队列的类型定义、接口函数声明、引用的头文件）
Queue.c（队列接口函数的实现）
Test.c（主函数、测试队列各个接口功能）

Queue.h 头文件代码如下：

#pragma once
#include<stdio.h>   /*printf*/
#include<stdbool.h> /*bool*/
#include<assert.h>  /*assert*/
#include<stdlib.h>  /*malloc*/typedef int QDataType;
typedef struct QueueNode  //队列节点结构
{QDataType data;          //节点数据struct QueueNode* next;  //节点指针
}QueueNode;/*
我们实现无头链表的头插头删接口时，因为需要改变头指针的指向
有以下这样方法：
1、传二级指针
2、改变返回值，返回新的头
3、给链表增加一个哨兵位的头节点
4、结构体包起来
*/typedef struct QueuePtr  //队列的链式结构
{QueueNode* phead;  //队头指针QueueNode* ptail;  //队尾指针
}LinkQueue;//初始化队列
void QueueInit(LinkQueue* pQ);
//销毁队列
void QueueDestroy(LinkQueue* pQ);
//入队（尾插）
void QueuePush(LinkQueue* pQ, QDataType x);
//出队（头删）
void QueuePop(LinkQueue* pQ);
//获取队列元素个数
int QueueSize(LinkQueue* pQ);
//获取队头元素
QDataType QueueFront(LinkQueue* pQ);
//获取队尾元素
QDataType QueueBack(LinkQueue* pQ);
//检查队列是否为空
bool QueueEmpty(LinkQueue* pQ);

这里重点讲解 Queue.c 中各个接口函数的实现。

1）队列的定义

typedef int QDataType;typedef struct QueueNode  //队列节点结构
{QDataType data;          //节点数据struct QueueNode* next;  //节点指针
}QueueNode;typedef struct QueuePtr  //队列的链式结构
{QueueNode* phead;  //队头指针QueueNode* ptail;  //队尾指针
}LinkQueue;

2）队列的初始化

//初始化队列
void QueueInit(LinkQueue* pQ)
{assert(pQ);//队列为空pQ->phead = pQ->ptail = NULL;
}

3）队列的销毁

//销毁队列
void QueueDestroy(LinkQueue* pQ)
{assert(pQ);QueueNode* cur = pQ->phead;while (cur)  //遍历链式队列{QueueNode* next = cur->next;free(cur);cur = next;}cur = NULL;pQ->phead = pQ->ptail = NULL;  //队列为空
}

4）入队（尾插）

要分为两种情况讨论，队列为空和队列不为空

//入队（尾插）
void QueuePush(LinkQueue* pQ, QDataType x)
{assert(pQ);QueueNode* newnode = (QueueNode*)malloc(sizeof(QueueNode));  //动态申请一个节点if (newnode == NULL)  //检查是否申请成功{perror("malloc");exit(-1);}newnode->data = x;newnode->next = NULL;  //尾节点next指针置空if (pQ->phead == NULL)  //队列为空{pQ->phead = newnode;}else  //队列不为空{pQ->ptail->next = newnode;}pQ->ptail = newnode;   //更新队尾指针
}

测试其用例

5）出队（头删）

队列不能为空哦，记得在最开头检查一下

//出队（头删）
void QueuePop(LinkQueue* pQ)
{assert(pQ);assert(!QueueEmpty(pQ));  //队列不能为空if (pQ->phead == pQ->ptail)  //队列中只有一个节点{free(pQ->phead);pQ->phead = pQ->ptail = NULL;}else{QueueNode* next = pQ->phead->next;  //记录头节点的直接后继free(pQ->phead);  //释放头节点pQ->phead = next; //更新队头指针}
}

6）获取队列元素个数

//获取队列元素个数
//如果会频繁调用这个接口函数，可以在QueuePtr中加一个size记录数据个数
int QueueSize(LinkQueue* pQ)
{assert(pQ);int size = 0;QueueNode* cur = pQ->phead;while (cur)  //遍历链表{size++;cur = cur->next;}return size;
}

7）获取队头元素

队列为空是获取不了元素的哦，记得检查一下

//获取队头元素
QDataType QueueFront(LinkQueue* pQ)
{assert(pQ);assert(!QueueEmpty(pQ));  //队列不能为空return pQ->phead->data;
}

8）获取队尾元素