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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💎💎💎信💎💎💎
👑💎💎　💎💎👑    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
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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
#include
#include
#include
 
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！