C_栈和队列(ADT)-队列的链式表示和实现

队列是一种特殊的线性表，特殊之处在于它只允许在表的前端（front）进行删除操作，而在表的后端（rear）进行插入操作，和栈一样，队列是一种操作受限制的线性表。进行插入操作的端称为队尾，进行删除操作的端称为队头。队列中没有元素时，称为空队列。

链表队列基于链表的，要动态创建和删除节点，效率较低，但是可以动态增长。

队列的数据元素又称为队列元素。在队列中插入一个队列元素称为入队，从队列中删除一个队列元素称为出队。因为队列只允许在一端插入，在另一端删除，所以只有最早进入队列的元素才能最先从队列中删除，故队列又称为先进先出（FIFO—first
in first out）线性表。



队列的定义：

typedef struct QNode{
ElemType data;
struct	QNode	*next;
}QNode,*QueuePtr;		//定义链表结点中的数据

typedef	struct{
QueuePtr	front;	//队头指针
QueuePtr	rear;	//队尾指针
}LinkQueue;

基本操作的函数原型：

/*操作结果：构造一个空队列Q*/
InitQueue(&Q);

/*初始条件：队列Q已存在。*/
/*操作结果：队列Q被销毁，不再存在。*/
DestroyQueue(&Q);

/*初始条件:队列Q已存在。*/
/*操作结果：将Q清为空队列。*/
ClearQueue(&Q);

/*初始条件:队列Q已存在。*/
/*操作结果：若Q为空队列，则返回TRUE，否则FALSE*/
QueueEmpty(Q);

/*初始条件:队列Q已存在。*/
/*操作结果：返回Q的元素个数，即队列的长度。*/
QueueLength(Q);

/*初始条件:Q为非空队列*/
/*操作结果：用e返回Q的队头元素。*/
GetHead(Q,&e);

/*初始条件:队列Q已存在*/
/*操作结果：插入元素e为Q的新的队尾元素。*/
EnQueue(&Q,e);

/*初始条件:Q为非空队列。*/
/*操作结果：删除Q的队头元素，并用e返回其值。*/
DeQueue(&Q,&e);

/*初始条件:Q已存在且非空。*/
/*操作结果：从队头到队尾，依次队Q的每个数据元素调用函数visit()，一旦visit()失败，则操作失败。*/
QueueTraverse(Q,visit());

构造一个空队列Q：

Status InitQueue(LinkQueue	&q)
{
q.front=q.rear=(QueuePtr)malloc(sizeof(QNode));	//创建头结点，头指针指向头结点
if(!q.front)	//创建失败
{
printf("构造队列失败！\n");
return ERROR;
}
q.front->next=NULL;		//头结点下一个指针指向NULL，避免出现野指针
printf("构造队列成功！\n");
return OK;
}

销毁队列Q，结果使得队列Q不存在：

Status  DestroyQueue(LinkQueue	&q)
{
while(q.front)
{
q.rear=q.front->next;
free(q.front);
q.front=q.rear;
}
q.front=NULL;	//避免出现野指针 \
q.rear=NULL;
return OK;
}

清空队列Q，队列Q依旧存在：

Status ClearQueue(LinkQueue &q)
{
q.front=q.rear=NULL;
return OK;
}

 队列进行判空 ：

Status QueueEmpty(LinkQueue q)
{//若队列q为空队列，则返回TRUE，否则返回FALSE
if(q.front==q.rear)
return TRUE;	//头指针和尾指针指向同一块内存，队列为空
else
return FALSE;

}

返回队列q中元素个数，即队列的长度：

Status QueueLength(LinkQueue q)
{//返回队列q中元素个数，即队列的长度
int	count=0;		//count用来记录队列中元素的个数
QueuePtr p=q.front;	//p指向结点
while(p!=q.rear)		//p所指向的结点不是尾结点
{
count++;
p=p->next;
}
return count;
}

用e返回队头元素 ：

Status GetHead(LinkQueue q,int &e)
{//用e返回队头元素
QueuePtr p;
if(q.front==q.rear)
{
printf("这是一个空队列！\n");
return ERROR;
}else{
p=q.front->next;	//此时p指向头结点
e=p->data;			//将队头元素的值赋给e
return OK;
}
}

插入元素e为队列的队尾元素 ：

Status EnQueue(LinkQueue &q,int e)
{//插入元素e为队列的队尾元素
QueuePtr p;
p=(QueuePtr)malloc(sizeof(QNode));;//动态生成新的结点
if(!p){
printf("新结点动态创建失败！\n");
return ERROR;
}else{
p->data=e;	//将e的值先赋给新结点
p->next=NULL;	//新结点的指针指向空
q.rear->next=p;	//原队尾结点的指针域为指向新结点
q.rear=p;		//尾指针指向新结点
return 	OK;
}
}

若队列不为空，删除Q的队头元素，并用e返回其值 ：

Status DeQueue(LinkQueue &q,ElemType &e)
{//若队列不为空，删除Q的队头元素，并用e返回其值
QueuePtr p;
if(q.front==q.rear)		//此时队列为空队列
{
printf("此时队列为空！\n");
return ERROR;
}else{
p=q.front->next;	//p指向队头结点
e=p->data;		//队头结点的值赋给e
q.front->next=p->next;//头结点指向下一个结点
if(q.rear==p)	//如果删除的队尾结点
q.rear=q.front;//修改队尾指针指向头结点
free(p);
return OK;
}
}

输出队列中的元素 ：

void PrintQueue(LinkQueue q)
{//输出队列中的元素
if(q.front==q.rear)
{
printf("这是一个空队列！\n");
}
q.front=q.front->next;
while(q.front!=NULL)
{
printf("%d ",q.front->data);
q.front=q.front->next;
}
printf("\n");
}

嗯下面就是在VC中的实现：

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<string.h>
#define LIST_SIZE 100
#define LISTINCREMENT 10
#define OK 1
#define ERROR 0
#define TRUE 1
#define FALSE 0
#define OVERFLOW -2
typedef int ElemType;
typedef int Status;
typedef struct QNode{
ElemType data;
struct	QNode	*next;
}QNode,*QueuePtr;		//定义链表结点中的数据

typedef	struct{
QueuePtr	front;	//队头指针
QueuePtr	rear;	//队尾指针
}LinkQueue;

//构造一个空队列Q
Status InitQueue(LinkQueue	&q)
{
q.front=q.rear=(QueuePtr)malloc(sizeof(QNode));	//创建头结点，头指针指向头结点
if(!q.front)	//创建失败
{
printf("构造队列失败！\n");
return ERROR;
}
q.front->next=NULL;		//头结点下一个指针指向NULL，避免出现野指针
printf("构造队列成功！\n");
return OK;
}

//销毁队列Q，队列Q不存在
Status  DestroyQueue(LinkQueue	&q)
{
while(q.front)
{
q.rear=q.front->next;
free(q.front);
q.front=q.rear;
}
q.front=NULL;	//避免出现野指针 \
q.rear=NULL;
return OK;
}

//清空队列Q，队列Q存在
Status ClearQueue(LinkQueue &q)
{
q.front=q.rear=NULL;
return OK;
}

//对队列进行判空
Status QueueEmpty(LinkQueue q)
{//若队列q为空队列，则返回TRUE，否则返回FALSE
if(q.front==q.rear)
return TRUE;	//头指针和尾指针指向同一块内存，队列为空
else
return FALSE;

}

Status QueueLength(LinkQueue q)
{//返回队列q中元素个数，即队列的长度
int	count=0;		//count用来记录队列中元素的个数
QueuePtr p=q.front;	//p指向结点
while(p!=q.rear)		//p所指向的结点不是尾结点
{
count++;
p=p->next;
}
return count;
}

Status GetHead(LinkQueue q,int &e)
{//用e返回队头元素
QueuePtr p;
if(q.front==q.rear)
{
printf("这是一个空队列！\n");
return ERROR;
}else{
p=q.front->next;	//此时p指向头结点
e=p->data;			//将队头元素的值赋给e
return OK;
}
}

Status EnQueue(LinkQueue &q,int e)
{//插入元素e为队列的队尾元素
QueuePtr p;
p=(QueuePtr)malloc(sizeof(QNode));;//动态生成新的结点
if(!p){
printf("新结点动态创建失败！\n");
return ERROR;
}else{
p->data=e;	//将e的值先赋给新结点
p->next=NULL;	//新结点的指针指向空
q.rear->next=p;	//原队尾结点的指针域为指向新结点
q.rear=p;		//尾指针指向新结点
return 	OK;
}
}

Status DeQueue(LinkQueue &q,ElemType &e)
{//若队列不为空，删除Q的队头元素，并用e返回其值
QueuePtr p;
if(q.front==q.rear)		//此时队列为空队列
{
printf("此时队列为空！\n");
return ERROR;
}else{
p=q.front->next;	//p指向队头结点
e=p->data;		//队头结点的值赋给e
q.front->next=p->next;//头结点指向下一个结点
if(q.rear==p)	//如果删除的队尾结点
q.rear=q.front;//修改队尾指针指向头结点
free(p);
return OK;
}
}

void PrintQueue(LinkQueue q)
{//输出队列中的元素
if(q.front==q.rear)
{
printf("这是一个空队列！\n");
}
q.front=q.front->next;
while(q.front!=NULL)
{
printf("%d ",q.front->data);
q.front=q.front->next;
}
printf("\n");
}
int main()
{
int e;
int ch;
ElemType n;
LinkQueue q;
InitQueue(q);	//构造一个空队列；
printf("******************************\n");
printf("1、队尾插入元素\n2、队头删除元素\n3、返回列头元素\n");
printf("4、返回队列中元素的个数\n5、队列进行判空\n6、清空队列元素\n");
printf("7、销毁队列\n8、输出队列元素\n9、退出操作\n");
printf("******************************\n");
printf("请选择接下来要进行的操作：");
while(scanf("%d",&ch)&&ch!=9)
{
if(ch==1){
printf(
b881
"请输入队尾插入的元素");
scanf("%d",&e);
if(EnQueue(q,e)){
printf("队尾插入元素%d成功！\n",e);
}else{
printf("操作失败！\n");
}
}
if(ch==2){
if(DeQueue(q,e)){
printf("队头删除元素%d成功！\n",e);
}else{
printf("操作失败");
}
}
if(ch==3){
if(GetHead(q,e)){
printf("队列的头元素是%d\n",e);
}else{
printf("返回队列头元素失败！\n");
}
}
if(ch==4){
printf("队列里面的元素个数有%d\n",QueueLength(q));
}
if(ch==5){
if(QueueEmpty(q))
printf("这是一个空队列!\n");
else
printf("这是一个非空队列!\n");
}
if(ch==6){
if(ClearQueue(q))
printf("队列已经清空！\n");
else
printf("操作失败！");
}
if(ch==7){
if(DestroyQueue(q))
printf("队列已经销毁！\n");
else
printf("操作失败！\n");
}
if(ch==8){
PrintQueue(q);
}
printf("请选择接下来要进行的操作：");
}
printf("退出成功！\n");
return 0;
}