隊列的基本操作-隊列的鏈式存儲結構（帶圖詳細）

什么是隊列？        

        隊列是一種特殊的線性表，特殊之處在於它只允許在表的前端（front）進行刪除操作，而在表的后端（rear）進行插入操作，和棧一樣，隊列是一種操作受限制的線性表。進行插入操作的端稱為隊尾，進行刪除操作的端稱為隊頭。隊列中沒有元素時，稱為空隊列。

        鏈式隊列是用單鏈表的形式來表示隊列，但是要符合隊列“尾進頭出”的規則

鏈式隊列的構建：

鏈式隊列=單鏈表+隊列。

如下代碼是對一個隊列的鏈式存儲的定義：首先定義一個構成單鏈表基本單元的結點，然后定義由指向結點的頭指針、指向結點的尾指針和表示隊列長度的變量組成的隊列

//鏈式隊列    鏈式結構+隊列
//鏈式結構體 =單鏈表的基本單元：結點 
struct Node{
    int data;//數據域 
    struct Node* next;     //指針域 
}; 
//隊列結構體=頭指針+尾指針+隊列大小 
 struct Queue{
    struct Node* front;//指向結點的頭指針 
    struct Node* rear;//指向結點的尾指針 
    int queueSize; //隊列大小/長度 
}; 

創建結點：

隊列是由一個一個結點通過指針鏈接起來的

//創建結點
struct Node* createNode(int data){
    struct Node* newNode=(struct Node*)malloc(sizeof(struct Node));
    newNode->next=NULL;
    newNode->data=data;
    return newNode;    
}; 

隊列的初始化：

首先使用malloc函數為隊列分配一塊內存，初始狀態隊列的頭指針和尾指針在一起都為空（不帶頭結點），然后設置隊列的大小為0。這樣隊列的初始化操作就完成了。

//隊列初始化
struct Queue* createQueue(){
    struct Queue* queue=(struct Queue*)malloc(sizeof(struct Queue));//分配內存空間 
    queue->front=queue->rear=NULL;//頭指針和尾指針在一起為空 
    queue->queueSize=0;//隊列大小為0 
    return queue;
} 

入隊操作：

准備工作：首先創建入隊函數push()傳入兩個參數，一個是需要插入那個隊列另一個是需要插入的數據。然后調用createNode()函數創建一個新的結點，保存插入的數據。

准備工作完成后：先判斷隊列是否是空隊列，如果為空隊列直接將front和rear指針指向這個新建結點即可，若不為空，則將尾指針的下一個位置指向新建結點，然后再將尾指針修改為這個新建結點。（這個地方我個人感覺比較難懂，我的理解是 先告訴這個新建結點在哪里，然后在移動rear指針到新建結點把他設為隊尾）。

最后別忘記queueSize自增，表示隊列長度的增加。

 

void push(struct Queue* queue,int data){
    struct Node* newNode=createNode(data);
    if(queue->queueSize==0)
        queue->front=newNode;
        else
        queue->rear->next=newNode;
        queue->rear=newNode;
        queue->queueSize++;
    
} 

 獲取對頭元素：

首先判斷隊列queueSize是否為0如果為0說明隊列為空，如果不為空直接返回隊列頭指針的data值。

//獲取對頭元素
int queryFront(struct Queue* queue) {
    if(queue->queueSize==0){
        printf("隊列為空無法獲取對頭元素");
        printf("\n"); 
        return -1; 
    }
    return queue->front->data;
}

判斷隊列是否為空：

 代碼很簡單就不一一解釋了。

//判斷隊列是否為空
int empty(struct Queue* queue){
    if(queue->queueSize==0)
    return 0;
    else
    return 1;
} 

出隊操作：

新建頭結點指針指向隊列front指針所指結點的下一個位置（因為出隊操作是在對頭進行的），然后釋放原來的隊頭結點，最后設置這個新的頭結點為隊頭。最后隊列的大小減1.

 

 

//出隊操作
void pop (struct Queue* queue){
    if(queue->queueSize==0){

    printf("隊列為空不能出隊");
    exit(0);
     }else{
         struct Node* newFrontNode=queue->front->next;
         free(queue->front); 
         queue->front=newFrontNode;
         queue->queueSize--;
     }
}

 最后附上完整代碼：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
//鏈式隊列    鏈式結構+隊列
//鏈式結構體 =單鏈表的基本單元：結點 
struct Node{
    int data;//數據域 
    struct Node* next;     //指針域 
}; 
//隊列結構體=頭指針+尾指針+隊列大小 
 struct Queue{
    struct Node* front;//指向結點的頭指針 
    struct Node* rear;//指向結點的尾指針 
    int queueSize; //隊列大小/長度 
}; 
//創建結點
struct Node* createNode(int data){
    struct Node* newNode=(struct Node*)malloc(sizeof(struct Node));
    newNode->next=NULL;
    newNode->data=data;
    return newNode;    
}; 
//隊列初始化
struct Queue* createQueue(){
    struct Queue* queue=(struct Queue*)malloc(sizeof(struct Queue));//分配內存空間 
    queue->front=queue->rear=NULL;//頭指針和尾指針在一起為空 
    queue->queueSize=0;//隊列大小為0 
    return queue;
} 
//入隊
void push(struct Queue* queue,int data){
    struct Node* newNode=createNode(data);
    if(queue->queueSize==0)
        queue->front=newNode;
        else
        queue->rear->next=newNode;
        queue->rear=newNode;
        queue->queueSize++;
    
} 
//獲取對頭元素
int queryFront(struct Queue* queue) {
    if(queue->queueSize==0){
        printf("隊列為空無法獲取對頭元素");
        printf("\n"); 
        return -1; 
    }
    return queue->front->data;
}
//判斷隊列是否為空
int empty(struct Queue* queue){
    if(queue->queueSize==0)
    return 0;
    else
    return 1;
} 
//出隊操作
void pop (struct Queue* queue){
    if(queue->queueSize==0){

    printf("隊列為空不能出隊");
    exit(0);
     }else{
         struct Node* newFrontNode=queue->front->next;
         free(queue->front); 
         queue->front=newFrontNode;
         queue->queueSize--;
     }
}
int main(){
    struct Queue* myQueue=createQueue();
    push(myQueue,1);
    push(myQueue,2);
    push(myQueue,3);
    while(empty(myQueue)){
        printf("%d\t",queryFront(myQueue));
        pop(myQueue);
    }
    printf("\n");
    system("pause");
return 0;
}