一.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

二.顺序队列与链队列

队列也可以数组和链表的结构实现，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。

1.顺序队列

2.链队列

那是不是再用一个指针指向队尾就可以了呢？是的如下图：

这种链表结构完美的解决了尾插时效率低的问题。

三.链队列的实现

1.创建队列

先创建结构体（存放数据和先一个节点的地址）用来表示节点，再额外创建队列结构体（成员：队头指针和队尾指针），队头指针指向队列的队头，队尾指针指向队列的队尾。

typedef int QDataType;typedef struct QueueNode
{QDataType data;struct QueueNode* next;
}QNode;typedef struct Queue
{QNode* head;QNode* tail;
}Queue;Queue q;//q代表链队列

2.初始化队列

将队头指针和队尾指针初始化为NULL。

void QueueInit(Queue* pq)
{assert(pq);//断言pq->head = pq->tail = NULL;
}

3.入队

先是创建一个新的节点，存放数据和NULL指针，入队分两种情况：

1. 若队头和队尾指针都为NULL，则队头和队尾指针都指向新的节点。
2. 若队头和队尾指针不为NULL，则向队尾插入新的节点，再更新队尾指针。

void QueuePush(Queue* pq, QDataType x)
{assert(pq);//创建入队的节点QNode* newnode = (QNode*)malloc(sizeof(QNode));if (newnode == NULL)//开辟失败{perror("malloc fail!");exit(-1);}//开辟成功newnode->data = x;newnode->next = NULL;//入队操作if (pq->tail == NULL){pq->head = pq->tail = newnode;}else{pq->tail->next = newnode;pq->tail = newnode;}
}

4.出队

出队也有两种情况

1. 队列只有一个节点，先删除队头，再让队头和队尾指针指向NULL，防止队尾指针变成野指针。
2. 队列有多个节点，先保存队头的下一个节点指针，再删除队头，最后更新队头指针。

void QueuePop(Queue* pq)
{assert(pq);assert(pq->head != NULL);//队列不能为空//队列只有一个节点if (pq->tail->next == NULL){free(pq->head);pq->head = pq->tail = NULL;}//队列有多个节点else{QNode* next = pq->head->next;free(pq->head);pq->head = next;}
}

5.获取队头元素

QDataType QueueFront(Queue* pq)
{assert(pq);assert(pq->head != NULL);//队列不能为空return pq->head->data;
}

6.获取队尾元素

QDataType QueueBack(Queue* pq)
{assert(pq);assert(pq->tail != NULL);//队列不能为空return pq->tail->data;
}

7.队列的大小

定位队头节点，利用NULL这一条件遍历队列即可。

int QueueSize(Queue* pq)
{assert(pq);QNode* cur = pq->head;//定位队头节点int size = 0;while (cur != NULL){size++;cur = cur->next;//更新cur}return size;
}

8.队列的判空

判断队头指针是否为NULL即可。

bool QueueEmpty(Queue* pq)
{assert(pq);return pq->head == NULL;
}

9.清空队列

定位队头节点，依次先后删除即可。

void QueueClear(Queue* pq)
{assert(pq);QNode* cur = pq->head;//定位队头节点while (cur != NULL){QNode* next = cur->next;free(cur);//逐个删除cur = next;}pq->head = pq->tail = NULL;
}

10.销毁队列

void QueueDestory(Queue* pq)
{assert(pq);QueueClear(pq);//注意不能释放pq，这不是动态开辟的地址，而是栈区的地址，所以清空与销毁没什么区别
}

四.队列的盲区

由于队列的特殊结构，只能遵循先进先出的原则，不允许随便遍历队列，否则就失去了队列的特点，只能用以下的代码得到数据：

while (!QueueEmpty(&q))
{printf("%d ", QueueFront(&q));QueuePop(&q);
}

五.模块化源代码

1.Queue.h

//#pragma once 防止头文件被重复包含
#ifndef __QUEUE_H__
#define __QUEUE_H__#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<assert.h>
#include<stdbool.h>typedef int QDataType;typedef struct QueueNode
{QDataType data;struct QueueNode* next;
}QNode;typedef struct Queue
{QNode* head;QNode* tail;
}Queue;void QueueInit(Queue* pq);//初始化队列void QueuePush(Queue* pq, QDataType x);//入队void QueuePop(Queue* pq);//出队QDataType QueueFront(Queue* pq);//获取队头元素QDataType QueueBack(Queue* pq);//获取队尾元素int QueueSize(Queue* pq);//队列大小bool QueueEmpty(Queue* pq);//队列判空void QueueClear(Queue* pq);//清空队列void QueueDestory(Queue* pq);//销毁队列
#endif

2.Queue.c

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1#include"Queue.h"void QueueInit(Queue* pq)
{assert(pq);//断言pq->head = pq->tail = NULL;
}void QueuePush(Queue* pq, QDataType x)
{assert(pq);//创建入队的节点QNode* newnode = (QNode*)malloc(sizeof(QNode));if (newnode == NULL)//开辟失败{perror("malloc fail!");exit(-1);}//开辟成功newnode->data = x;newnode->next = NULL;//入队操作if (pq->tail == NULL){pq->head = pq->tail = newnode;}else{pq->tail->next = newnode;pq->tail = newnode;}
}void QueuePop(Queue* pq)
{assert(pq);assert(pq->head != NULL);//队列不能为空//队列只有一个节点if (pq->tail->next == NULL){free(pq->head);pq->head = pq->tail = NULL;}//队列有多个节点else{QNode* next = pq->head->next;free(pq->head);pq->head = next;}
}QDataType QueueFront(Queue* pq)
{assert(pq);assert(pq->head != NULL);//队列不能为空return pq->head->data;
}QDataType QueueBack(Queue* pq)
{assert(pq);assert(pq->tail != NULL);//队列不能为空return pq->tail->data;
}int QueueSize(Queue* pq)
{assert(pq);QNode* cur = pq->head;//定位队头节点int size = 0;while (cur != NULL){size++;cur = cur->next;//更新cur}return size;
}bool QueueEmpty(Queue* pq)
{assert(pq);return pq->head == NULL;
}void QueueClear(Queue* pq)
{assert(pq);QNode* cur = pq->head;//定位队头节点while (cur != NULL){QNode* next = cur->next;free(cur);//逐个删除cur = next;}pq->head = pq->tail = NULL;
}void QueueDestory(Queue* pq)
{assert(pq);QueueClear(pq);//注意不能释放pq，这不是动态开辟的地址，而是栈区的地址，所以清空与销毁没什么区别
}

3.test.c

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1#include"Queue.h"enum //匿名枚举
{EXIT,PUSH,POP,FRONT,BACK,SIZE,EMPTY,CLEAR
};void Menu()
{printf("*************队列*************\n");printf("****1.入队          2.出队****\n");printf("****3.队头          4.队尾****\n");printf("****5.大小          6.判空****\n");printf("****7.清空          0.退出****\n");printf("******************************\n");
}int main()
{Queue q;QueueInit(&q);int select = 0;bool flag;QDataType value;do{Menu();printf("请选择您的操作：");scanf("%d", &select);switch (select){case EXIT:printf("退出队列！\n");break;case PUSH:printf("请输入您要入队的值：");scanf("%d", &value);QueuePush(&q, value);break;case POP:QueuePop(&q);break;case FRONT:value = QueueFront(&q);printf("队头元素值为：%d\n", value);break;case BACK:value = QueueBack(&q);printf("队尾元素值为：%d\n", value);break;case SIZE:printf("队列的大小为：%d\n", QueueSize(&q));break;case EMPTY:flag = QueueEmpty(&q);if (flag){printf("队列为空！\n");}else{printf("队列不为空！\n");}break;case CLEAR:QueueClear(&q);break;default:printf("输入错误，请重新输入！\n");break;}} while (select);QueueDestory(&q);return 0;
}

六.栈和队列必做OJ题

1. 括号匹配问题
2. 用队列实现栈
3. 用栈实现队列

创作不易，如果能帮到你的话能赏个三连吗？感谢啦！！！