數據結構學習5——隊列

隊列：先進先出的線性表，它只允許在一端(隊尾)進行插入操作，在另一端（隊首）進行刪除操作。與棧的插入和刪除都在棧頂進行不同。

這里只說隊列的鏈式存儲。國際慣例，先上源碼

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<malloc.h>

//定義隊列
typedef struct node{
    int data;
    struct node *next;
}Queue;
//定義對手指針和隊尾指針
typedef struct pointer{
    Queue *front;//隊首指針，對手指針不存放隊列元素
    Queue *rear;//隊尾指針，存放隊尾的數據元素
}Qpointer;

//隊列初始化
void QueueInit(Qpointer *qp)
{
    Queue *que;
    que=(Queue*)malloc(sizeof(Queue));
    que->next=NULL;
    //隊首和隊尾指向同一個內存空間，指針域為NULL
    qp->front=que;
    qp->rear=que;
}

//判斷隊列是否為空：為空返回1，不為空返回0
int IsEmpty(Qpointer *qp)
{
    //判斷方法：對手指針和隊尾指針是否相同
    if(qp->front==qp->rear)
    {
        return 1;
    }
    return 0;
}

//插入數據元素:插入成功返回1，失敗返回0
int QueuePush(Qpointer *qp,int element)
{
    Queue *que;
    que=(Queue*)malloc(sizeof(Queue));
    if(que==NULL)
    {
        return 0;
    }
    que->data=element;
    que->next=NULL;
    qp->rear->next=que;//將節點插入隊列尾
    qp->rear=que;//調整隊尾指針
    return 0;
}

//刪除數據元素：刪除成功返回1，失敗返回0
int QueuePop(Qpointer *qp,int *element)
{
    Queue *que;
    if(IsEmpty(qp))
    {
        return 0;
    }
    que=qp->front->next;//que指向隊列頭結點的下一個節點，即真正的隊首
    *element=que->data;//將要出隊列的元素
    qp->front->next=que->next;
    //判斷隊列是否就只剩下一個元素
    if(qp->rear==que)
    {
        qp->rear=qp->front;
    }
    free(que);
    return 1;
}

int main()
{
    Qpointer *qp;
    int x;
    //初始化隊列
    qp=(Qpointer*)malloc(sizeof(Qpointer));
    QueueInit(qp);
    printf("input positive integers:\n");
    scanf("%d",&x);
    while(x>0)
    {
        QueuePush(qp,x);
        scanf("%d",&x);
    }
    //輸出隊列：隊首->隊尾
    Queue *p=qp->front->next;
    if(p==NULL)
        return 0;
    printf("queue element:\n");
    while(p)
    {
        printf("%d ",p->data);
        p=p->next;
    }
    printf("\n");
    //刪除隊列
    printf("delete queue:\n");
    while(QueuePop(qp,&x))
    {
        printf("%d ",x);
    }
    printf("\n");
    //釋放內存空間
    p=qp->front;
    free(p);
    free(qp);

    return 0;
}

1.隊列定義：這里除了定義隊列中節點的數據結構，還專門定義了隊首和隊尾，方便對隊列操作，這樣一來，隊列的操作就只需要對pointer結構體中的對手指真和隊尾指針進行。

2.判斷是否為空
當隊首指針和隊尾指針只想同一塊地址時，隊列為空，隊列為空就是說隊列中沒有數據元素。注意隊首front只是隊列的頭結點，並不代表隊列的實際隊首，在隊列不為空時，隊列的實際隊首應該是頭結點的下一個節點。

3.插入數據元素

插入在隊尾進行，插入后，新插入的節點就成為了隊尾。

4.刪除數據元素

刪除在隊首進行，需要注意的是，當實際的隊首也是隊尾時，刪除隊列中的一個數據后隊列就成為了空隊列（rear=front）。最后不要忘了將刪除的數據的內存空間釋放掉。

5.注意點

最后釋放內存時，一定要先釋放掉pointer中的隊首指針和隊尾指針指向的內存空間，再釋放掉pointer結構體指向的內存空間。

使用GDB調試，可知pointer結構體的內存模型如下：

這時初始化隊列后的情況，並未插入任何數據。pointer結構體指針變量qp指向0x804b008,因為qp中有兩個指針變量，所以占8個字節的內存空間，分別存放front(指向0x804b018)指針變量和rear(指向0x804b018)指針變量