学习本章节必须具备 单链表的前置知识，
建议提前学习：点击链接学习：单链表各种功能函数 细节 详解
本章节是学习用 单链表模拟队列
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
使用 数组 还是 链表 模拟 队列 结构？
因为需要 模拟队列 先进先出的 特性：队头 只能出，队尾 只能进
若 使用 数组模拟，每次 pop 队头操作，就需要 全部元素向前面移动，时间复杂度为 O(n)
综上，因为需要 考虑位置变化，选择 链表 实现 队列 较优
需要使用 什么类型的 链表模拟队列？
单向
带头 / 不带头 都可以 ：因为哨兵位主要用于 双向链表 找尾 ，为了方便删除，这里差别不大
不循环
我们下面实现的 是 单向不带头不循环链表
实际上，单向或双向，循环或不循环，带头或不带头 完全取决于 你自己要实现一个功能的需求，不是说 一定要固定使用 哪一个套 ，需要灵活选择使用
单向链表 实现队列 的链表节点结构体创建：
typedef int QDataType;
typedef struct QueueNode
{QDataType value; // 节点数据struct QueueNode* next; // 指向下一个节点
}QNode;考虑效率，创建 头尾指针结构体
因为 队列需要：队头 push，队尾 pop
涉及到对 链表 的 尾部操作必须意识到：需要先进行 找尾操作，时间复杂度为 O(n)
方案：因为涉及头尾频繁操作：可以 直接 同时定义 头指针 phead 和 尾指针 ptail
技巧：同类型的变量可以封装成一个结构体
因为 phead 和 ptail 是可以不断变化的，每个相关函数都需要同时传递 phead 和 ptail 两个变量
则可以将多个同类型的变量 封装成 一个结构体，方便操作
这样，传递变量时 直接传递一个 结构体的指针就行了
typedef struct Queue
{QNode* phead;QNode* ptail;
}Queue;// 区别：减少了传递变量的数量，利于协助开发
// void QueuePush(QNode* phead, QNode* ptail);
void QueuePush(Queue* pq);
// void QueuePop(QNode* phead, QNode* ptail);
void QueuePop(Queue* pq);Push / Pop ：入队 和 出队操作
Push 在队尾入队，Pop 在队头出队
void QueuePop(Queue* pq)
{assert(pq);// pop 的删除操作 需要分类讨论：链表节点个数为 0、为 1、为 两个以上// 为 0 ：直接判空，退出操作：phead == ptail == NULLassert(pq->phead); // 头节点为空 就一定代表为空了// 为 1：phead == ptail 但是 phead != NULL 的情况：即一定指向一个节点if (pq->phead == pq->ptail && pq->phead != NULL) {free(pq->phead);pq->phead = pq->ptail = NULL;}else // 为 两个以上：先记录第二个节点，free 掉头节点，更新头节点{QNode* tmp = pq->phead->next;free(pq->phead);pq->phead = tmp;}
}为什么 ” 头节点为空 或 尾节点为空 就一定代表链表为空了 “？
观察上面代码：有需要 判断链表节点数量的 需求，为了简化代码与优化过程，可以 直接定义一个 size ，放进结构体中，时刻记录 链表节点数量
// 结构体更改：
typedef struct Queue
{QNode* phead;QNode* ptail;int size;
}Queue;// 加入 size 后 的 Push 和 Pop 函数
void QueuePop(Queue* pq)
{assert(pq);assert(pq->phead);if (pq->size == 1) {free(pq->phead);pq->phead = pq->ptail = NULL;}else if (pq->size >= 2){QNode* next = pq->phead->next; // 保留下一个free(pq->phead);pq->phead = next;}pq->size--; // 注意 pop 代表弹出一个节点，数量 - 1
}void QueuePush(Queue* pq, QDataType x)
{assert(pq);// push 前先创建一个新节点QNode* newNode = (QNode*)malloc(sizeof(QNode));if (newNode == NULL) {perror("malloc fail");return;}newNode->value = x;newNode->next = NULL;if (pq->ptail) // 若 ptail != NULL 说明此时链表不为空{pq->ptail->next = newNode; // 旧的尾节点和一个新的点 进行链接pq->ptail = newNode; // 重新更新尾节点}else // 若链表为空，则 phead 和 ptail 都要 处理{pq->phead = pq->ptail = newNode;}pq->size++; // 数量++
}综上所述，最终代码：
Queue.c
#include"Queue.h"// Push 入队，Pop 出队
void QueuePop(Queue* pq)
{assert(pq);assert(pq->phead);if (pq->size == 1) {free(pq->phead);pq->phead = pq->ptail = NULL;}else if (pq->size >= 2){QNode* next = pq->phead->next; // 保留下一个free(pq->phead);pq->phead = next;}pq->size--; // 注意 pop 代表弹出一个节点，数量 - 1
}void QueuePush(Queue* pq, QDataType x)
{assert(pq);// push 前先创建一个新节点QNode* newNode = (QNode*)malloc(sizeof(QNode));if (newNode == NULL) {perror("malloc fail");return;}newNode->value = x;newNode->next = NULL;if (pq->ptail) // 若 ptail != NULL 说明此时链表不为空{pq->ptail->next = newNode; // 旧的尾节点和一个新的点 进行链接pq->ptail = newNode; // 重新更新尾节点}else // 若链表为空，则 phead 和 ptail 都要 处理{pq->phead = pq->ptail = newNode;}pq->size++; // 数量++
}// 初始化
void QueueInit(Queue* pq)
{assert(pq);pq->phead = pq->ptail = NULL;pq->size = 0;
}// 销毁链表：就是 单链表的 销毁操作
void QueueDestory(Queue* pq)
{assert(pq);QNode* cur = pq->phead;while (cur) {QNode* next = cur->next;free(cur);cur = next;}pq->phead = pq->ptail = NULL; // 最后别忘了头尾指针置为 NULLpq->size = 0;
}// Front 返回队头元素
QDataType QueueFront(Queue* pq)
{assert(pq);assert(pq->phead); // 若链表为空 自然没有头节点;return pq->phead->value;
}// Back 返回队尾元素
QDataType QueueBack(Queue* pq)
{assert(pq);assert(pq->ptail); // 若链表为空 自然没有尾节点;return pq->ptail->value;
}// Empty 判断是否为空
bool QueueEmpty(Queue* pq)
{assert(pq);return pq->size == 0;
}// Size 返回节点数量
int QueueSize(Queue* pq)
{assert(pq);return pq->size;
}Queue.h
#pragma once
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<stdbool.h>
#include<assert.h>typedef int QDataType;
typedef struct QueueNode
{QDataType value;struct QueueNode* next;
}QNode;typedef struct Queue
{QNode* phead;QNode* ptail;int size;
}Queue;// 初始化
void QueueInit(Queue* pq); // Push 入队，Pop 出队
void QueuePush(Queue* pq, QDataType x);
void QueuePop(Queue* pq);// Front 队头元素，Back 队尾元素
QDataType QueueFront(Queue* pq);
QDataType QueueBack(Queue* pq);// Empty 判断是否为空，Size 返回节点数量
bool QueueEmpty(Queue* pq);
int QueueSize(Queue* pq);// 销毁链表
void QueueDestory(Queue* pq);Main.c
#include"Queue.h"int main()
{Queue q; // 创建队列结构体QueueInit(&q); // 初始化：用于初始化链表的头尾节点：phead / ptailfor (int i = 1; i <= 5; ++i) { // 入队列 几个元素： 1 2 3 4 5QueuePush(&q, i); }// 一个个读取队列元素while (!QueueEmpty(&q)){printf("%d ", QueueFront(&q));QueuePop(&q);}QueueDestory(&q);return 0;
}
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