数据结构-链队列的实现

1 链队列的定义

队列的链式存储结构，其实就是线性表的单链表，只不过它只能尾进头出而已，

我们把它简称为链队列。为了操作上的方便，我们将队头指针指向链队列的头结点，而队尾指针指向终端结点，如下图所示。

空队列时，front和rear都指向头结点，如下图所示。

链队列的结构为：

typedef int QElemType; /* QElemType类型根据实际情况而定，这里假设为int */typedef struct QNode    /* 结点结构 */{   QElemType data;   struct QNode *next;}QNode,*QueuePtr;typedef struct          /* 队列的链表结构 */{   QueuePtr front,rear; /* 队头、队尾指针 */}LinkQueue;

2 入队操作

人队操作时，其实就是在链表尾部插入结点，如下图所示。

代码如下：

/* 插入元素e为Q的新的队尾元素 */Status EnQueue(LinkQueue *Q, QElemType e){    QueuePtr s = (QueuePtr)malloc(sizeof(QNode));    if (!s) /* 存储分配失败 */        exit(OVERFLOW);    s->data = e;    s->next = NULL;    Q->rear->next = s;  /* 把拥有元素e的新结点s赋值给原队尾结点的后继，见图中① */    Q->rear = s;        /* 把当前的s设置为队尾结点，rear指向s，见图中② */    return TRUE;}

3 出队操作

出队操作时，就是头结点的后继结点出队，将头结点的后继改为它后面的结点，

若链表除头结点外只剩一个元素时，则需将rear指向头结点，如下图所示。

代码如下：

/* 若队列不空,删除Q的队头元素,用e返回其值,并返回TRUE,否则返回FALSE */Status DeQueue(LinkQueue *Q, QElemType *e){    QueuePtr p;    if (Q->front == Q->rear)        return FALSE;    p = Q->front->next;     /* 将欲删除的队头结点暂存给p，见图中① */    *e = p->data;               /* 将欲删除的队头结点的值赋值给e */    Q->front->next = p->next;/* 将原队头结点的后继p->next赋值给头结点后继，见图中② */    if (Q->rear == p)       /* 若队头就是队尾，则删除后将rear指向头结点，见图中③ */        Q->rear = Q->front;    free(p);    return TRUE;}

4 完整实现

#include "stdafx.h"       #include "stdlib.h"   #include "math.h"  //定义了OVERFLOW#define TRUE 1#define FALSE 0#define MAXSIZE 20 /* 存储空间初始分配量 */typedef int Status;typedef int QElemType; /* QElemType类型根据实际情况而定，这里假设为int */typedef struct QNode    /* 结点结构 */{    QElemType data;    struct QNode *next;}QNode, *QueuePtr;typedef struct          /* 队列的链表结构 */{    QueuePtr front, rear; /* 队头、队尾指针 */}LinkQueue;Status visit(QElemType c){    printf("%d ", c);    return TRUE;}/* 构造一个空队列Q */Status InitQueue(LinkQueue *Q){    Q->front = Q->rear = (QueuePtr)malloc(sizeof(QNode));    if (!Q->front)        exit(OVERFLOW);    Q->front->next = NULL;    return TRUE;}/* 销毁队列Q */Status DestroyQueue(LinkQueue *Q){    while (Q->front)    {        Q->rear = Q->front->next;        free(Q->front);        Q->front = Q->rear;    }    return TRUE;}/* 将Q清为空队列 */Status ClearQueue(LinkQueue *Q){    QueuePtr p, q;    Q->rear = Q->front;    p = Q->front->next;    Q->front->next = NULL;    while (p)    {        q = p;        p = p->next;        free(q);    }    return TRUE;}/* 若Q为空队列,则返回TRUE,否则返回FALSE */Status QueueEmpty(LinkQueue Q){    if (Q.front == Q.rear)        return TRUE;    else        return FALSE;}/* 求队列的长度 */int QueueLength(LinkQueue Q){    int i = 0;    QueuePtr p;    p = Q.front;    while (Q.rear != p)    {        i++;        p = p->next;    }    return i;}/* 若队列不空,则用e返回Q的队头元素,并返回TRUE,否则返回FALSE */Status GetHead(LinkQueue Q, QElemType *e){    QueuePtr p;    if (Q.front == Q.rear)        return FALSE;    p = Q.front->next;    *e = p->data;    return TRUE;}/* 插入元素e为Q的新的队尾元素 */Status EnQueue(LinkQueue *Q, QElemType e){    QueuePtr s = (QueuePtr)malloc(sizeof(QNode));    if (!s) /* 存储分配失败 */        exit(OVERFLOW);    s->data = e;    s->next = NULL;    Q->rear->next = s;  /* 把拥有元素e的新结点s赋值给原队尾结点的后继，见图中① */    Q->rear = s;        /* 把当前的s设置为队尾结点，rear指向s，见图中② */    return TRUE;}/* 若队列不空,删除Q的队头元素,用e返回其值,并返回TRUE,否则返回FALSE */Status DeQueue(LinkQueue *Q, QElemType *e){    QueuePtr p;    if (Q->front == Q->rear)        return FALSE;    p = Q->front->next;     /* 将欲删除的队头结点暂存给p，见图中① */    *e = p->data;               /* 将欲删除的队头结点的值赋值给e */    Q->front->next = p->next;/* 将原队头结点的后继p->next赋值给头结点后继，见图中② */    if (Q->rear == p)       /* 若队头就是队尾，则删除后将rear指向头结点，见图中③ */        Q->rear = Q->front;    free(p);    return TRUE;}/* 从队头到队尾依次对队列Q中每个元素输出 */Status QueueTraverse(LinkQueue Q){    QueuePtr p;    p = Q.front->next;    while (p)    {        visit(p->data);        p = p->next;    }    printf("\n");    return TRUE;}int main(){    int i;    QElemType d;    LinkQueue q;    i = InitQueue(&q);    if (i)        printf("成功地构造了一个空队列!\n");    printf("是否空队列？%d(1:空 0:否)  ", QueueEmpty(q));    printf("队列的长度为%d\n", QueueLength(q));    EnQueue(&q, -5);    EnQueue(&q, 5);    EnQueue(&q, 10);    printf("插入3个元素(-5,5,10)后,队列的长度为%d\n", QueueLength(q));    printf("是否空队列？%d(1:空 0:否)  ", QueueEmpty(q));    printf("队列的元素依次为：");    QueueTraverse(q);    i = GetHead(q, &d);    if (i == TRUE)        printf("队头元素是：%d\n", d);    DeQueue(&q, &d);    printf("删除了队头元素%d\n", d);    i = GetHead(q, &d);    if (i == TRUE)        printf("新的队头元素是：%d\n", d);    ClearQueue(&q);    printf("清空队列后,q.front=%u q.rear=%u q.front->next=%u\n", q.front, q.rear, q.front->next);    DestroyQueue(&q);    printf("销毁队列后,q.front=%u q.rear=%u\n", q.front, q.rear);    return 0;}/*输出结果：成功地构造了一个空队列!是否空队列？1(1:空 0:否)  队列的长度为0插入3个元素(-5,5,10)后,队列的长度为3是否空队列？0(1:空 0:否)  队列的元素依次为：-5 5 10队头元素是：-5删除了队头元素-5新的队头元素是：5清空队列后,q.front=23238400 q.rear=23238400 q.front->next=0销毁队列后,q.front=0 q.rear=0*/