数据结构之队的实现

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本人座右铭 ：   欲达高峰,必忍其痛;欲戴王冠,必承其重。

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👑💎💎　💎💎👑    希望在看完我的此篇博客后可以对你有帮助哟

👑👑💎💎💎👑👑   此外，希望各位大佬们在看完后，可以互赞互关一下，看到必回
👑👑👑💎👑👑👑     

一·队的初始化

二·队的销毁

三·出队（头删）

四·进队（尾插）

五·队的判空

六·取队头元素

七·取队尾元素

八·求队的大小

九：循环队列的基本操作

 在进行以下接口的实现中，我们需要首先对队有一定的了解：

1）队的特征：队头出元素，队尾进元素

2）对于队我们又有顺序队和链队之分

3）链队：它是由一个一个的结点进行连接起来的；其次每一个结点又有对应的数据域与指针域

                所以说，我们的队其实是一个双层嵌套的结构体:一个是对队的自定义结构体（队头指                      针，队尾指针，size（注意他可以没有，但是为了避免多次的遍历，我们这里就设置了                    size：记录队的大小））；另一个就是自定义的结点类型的结构体

1.初始化

这里只需把指向队的头指针，尾指针置空即可

void QuequeInit(Queque* p)//对队进行初始化,所以这里传的是指向队的指针，(QNode* p)这样写是不对的
{assert(p);p->phead = NULL;p->ptail = NULL;p->size = 0;
}
2.销毁

其实同链表的销毁是一样的，我们只需把结点进行一个一个的free就行了

还有就是销毁完之后别忘了让头尾指针置空

3.出队

出队首先是队头进行的

这里我们就需要对元素个数进行判断：是只有一个元素还是多个元素

元素出队之后别忘了size--

 

 当队里面只有一个元素的时候，把1 删除之后，这就是一个空队了，所以在出队之后就需要对头尾指针进行置空

 

 当我有多个数据时，就正常进行头删就行别忘了对应的头节点需要进行更新

void QuequePop(Queque* p)//出队,在队头进行
{//2种情况  只有1个结点  有多个结点assert(p);assert(!QuequeEmpty(p));//确保队不为空if (p->phead->next == NULL){free(p->phead);p->phead =p->ptail =  NULL;return;}else{QNode* next = p->phead->next;free(p->phead);p->phead = next;}//别忘size--p->size--;//注意--和-1区别
}

4.进队

1）进队换言之就是尾插，首先我们需要对尾插进来的数据进行结点的创建

2）判空 的操作：为空此时尾插进来 的数据就是我的新的头尾结点；不为空，尾插进来的数据就是新的尾结点，进行尾结点的更新

void QuequePush(Queque* p,DataType x)//进队，在队尾进行
{// 1 创建一个结点   2 对队进行判空操作assert(p);QNode* newnode = (QNode*)malloc(sizeof(QNode));//这里是对结点开辟空间，sizeof(Queque)这样写是错误的if (newnode == NULL){perror("malloc fail\n");return;}//开辟成功newnode->data = x;newnode->next = NULL;//对队的判空操作if (p->phead == NULL){assert(p->ptail == NULL);//确保尾指针也为空p->ptail = p->phead = newnode;}else{p->ptail->next = newnode;p->ptail = newnode;//尾结点更新}//别忘了size++p->size++;
}

5.判空
bool QuequeEmpty(Queque* p)//判空
{assert(p);return p->phead == NULL&& p->ptail == NULL;//return p->size == 0;//注意这里一定要保持size一致性，即不要忘了++ / -- 
}
6.取队头元素
DataType QuequeFront(Queque* p)//取队头元素
{assert(p);assert(!QuequeEmpty(p));return p->phead->data;//取完队头元素不要忘了--
}
7.取队尾元素
DataType QuequeBack(Queque* p)//取队尾元素
{assert(p);assert(!QuequeEmpty(p));return p->ptail->data;}
8.队的大小
int  QuequeSize(Queque* p)//队的大小
{assert(p);return p->size;
}

Quqque.h对应完整代码：

#pragma once
#include<stdio.h>
#include<assert.h>
#include<stdbool.h>
#include<stdlib.h>typedef int DataType;
//定义一个结构体：单链表可以解决没必要用双向链表，(单链表)链队列：数据域，指针域
//注意以下2个结构体不能进行合并
typedef struct QuequeNode
{//注意以下只是定义队列的一个结点对应的类型DataType data;//数据域struct SLQuequeNode* next;//指针域
}QNode;
typedef struct Queque
{//注意以下只是定义队列的类型QNode* phead;//队列的头指针QNode* ptail;//队列的尾指针int size;//记录数据个数，避免后续的遍历
}Queque;
//队列接口的实现
void QuequeInit(Queque* p);//初始化
void QuequeDestroy(Queque* p);//销毁
void QuequePop(Queque* p);//出队，在队头进行
void QuequePush(Queque* p,DataType x);//进队，在队尾进行
bool QuequeEmpty(Queque* p);//判空
DataType QuequeFront(Queque* p);//
DataType QuequeBack(Queque* p);//
int  QuequeSize(Queque* p);//队的大小

Quqque.c对应完整代码：

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include"Queque.h"void QuequeInit(Queque* p)//对队进行初始化,所以这里传的是指向队的指针，(QNode* p)这样写是不对的
{assert(p);p->phead = NULL;p->ptail = NULL;p->size = 0;
}
void QuequeDestroy(Queque* p)//销毁
{assert(p);/*Queque* pcur = p->phead;*///因为是对结点一个一个删除QNode* pcur = p->phead;while (pcur){/*Queque* next = pcur->next;*///错误写法，原因同上QNode* next = pcur->next;free(pcur);pcur = next;}//别忘了执行以下操作p->phead = NULL;p->ptail = NULL;p->size = 0;
}
void QuequePop(Queque* p)//出队,在队头进行
{//2种情况  只有1个结点  有多个结点assert(p);assert(!QuequeEmpty(p));//确保队不为空if (p->phead->next == NULL){free(p->phead);p->phead =p->ptail =  NULL;return;}else{QNode* next = p->phead->next;free(p->phead);p->phead = next;}//别忘size--p->size--;//注意--和-1区别
}
void QuequePush(Queque* p,DataType x)//进队，在队尾进行
{// 1 创建一个结点   2 对队进行判空操作assert(p);QNode* newnode = (QNode*)malloc(sizeof(QNode));//这里是对结点开辟空间，sizeof(Queque)这样写是错误的if (newnode == NULL){perror("malloc fail\n");return;}//开辟成功newnode->data = x;newnode->next = NULL;//对队的判空操作if (p->phead == NULL){assert(p->ptail == NULL);//确保尾指针也为空p->ptail = p->phead = newnode;}else{p->ptail->next = newnode;p->ptail = newnode;//尾结点更新}//别忘了size++p->size++;
}
bool QuequeEmpty(Queque* p)//判空
{assert(p);return p->phead == NULL&& p->ptail == NULL;//return p->size == 0;//注意这里一定要保持size一致性，即不要忘了++ / -- 
}
DataType QuequeFront(Queque* p)//取队头元素
{assert(p);assert(!QuequeEmpty(p));return p->phead->data;//取完队头元素不要忘了--
}
DataType QuequeBack(Queque* p)//取队尾元素
{assert(p);assert(!QuequeEmpty(p));return p->ptail->data;}
int  QuequeSize(Queque* p)//队的大小
{assert(p);return p->size;
}

test.c对应完整代码：

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1#include"Queque.h"
void Quequetest()
{Queque plist;QuequeInit(&plist);QuequePush(&plist, 1);QuequePush(&plist, 2);QuequePush(&plist, 3);QuequePush(&plist, 4);//QuequePop(&plist);//QuequePop(&plist);//QuequePop(&plist);//QuequePop(&plist);while (!QuequeEmpty(&plist))//打印队的数据，只要不为空即可{printf("%d ", QuequeFront(&plist));//其实就是取出队头元素QuequePop(&plist);//出队}printf("\n");QuequeDestroy(&plist);}
int main()
{Quequetest();return 0;
}
9.循环队列的基本操作

对于循环队列，自然也是有2 中方式可以实现：数组 或者是 链表

循环队列的有点就是避免了空间的浪费，可以重复使用

9.1 前期知识的了解

队最基本的性质：先进先出，队尾进入，队头出数据

为例了方便出队，进队的操作，定义2个指针 rear（尾指针）front （头指针）

数组实现如下：

定义一个队的结构

typedef struct Queue

{

    DataType* a ;

   int  rear  ;

  int   front ;

}Queue;

9.2  循环队列的初始化

 问题就来了：rear 的初始值到底是  -1 还是 0 ？

其实都可以，关键是看自己的需求：我以暂时以 rear = 0 他可以很直接的表明 队有效 的长度

 9.3 进队

9.4 出队

9.5 判空

rear == front

9.6  判满

9.7 队头元素获取

这个就很简单了，直接对 front这个下标位置进行访问即可

9.8 队尾元素获取

注意rear 是指向队尾元素的下一个位置，所以需要 访问的是 rear -1 这个下标位置的数据

 OK以上就是对循环队列的简单介绍

下面小试牛刀一把吧

9.9 设计循环队列

题目：

OJ代码：

 

typedef struct {// 用数组方式实现循环队列int* a;int front;//队头指针int rear;//队尾指针int k;//队长，方便确定数组开多大空间} MyCircularQueue;bool myCircularQueueIsEmpty(MyCircularQueue* obj) {return obj->rear == obj->front;
}bool myCircularQueueIsFull(MyCircularQueue* obj) {return obj->front == (obj->rear+1) %(obj->k+1);}
MyCircularQueue* myCircularQueueCreate(int k) {MyCircularQueue*obj = ( MyCircularQueue*)malloc(sizeof( MyCircularQueue));obj->a = (int*)malloc(sizeof(int)*(k+1));//数组开辟空间obj->front = obj->rear = 0;obj->k = k;return obj;
}bool myCircularQueueEnQueue(MyCircularQueue* obj, int value) {if( myCircularQueueIsFull(obj) == true)//判断是否满return false;//进队动rear指针obj->a[obj->rear] = value;obj->rear = (obj->rear+1)% (obj->k+1);//保证rear 指向队尾元素的下一个位置避免越界return true;
}bool myCircularQueueDeQueue(MyCircularQueue* obj) {if(myCircularQueueIsEmpty(obj) == true)//是否为空return false;obj->front = (obj->front+1)% (obj->k+1);//避免越界return true;
}int myCircularQueueFront(MyCircularQueue* obj) {if(myCircularQueueIsEmpty(obj) == true)//是否为空return -1;return obj->a[obj->front];
}int myCircularQueueRear(MyCircularQueue* obj) {if (myCircularQueueIsEmpty(obj) == true)//是否为空return -1;//return obj->a[obj->rear];//越界了，注意rear是指向队尾元素的下一个位置// if(obj->rear == 0)// return obj->a[obj->k];// else// return  obj->a[obj->rear-1];return  obj->a[((obj->rear - 1) + (obj->k + 1)) % (obj->k + 1)];}void myCircularQueueFree(MyCircularQueue* obj) {free(obj->a);free(obj);}
结语：

对于队列这种数据结构在我们的日常生活中还是随处可见的。餐厅的取号买饭，任务队列、事件队列、消息队列，和时间相关的东西都有队列的影响。所以说学好队列对生活的理解也会更深刻，以上就是我share 的内容，希望各位可以支持关注，谢谢大家！

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