C语言数据结构不挂科指南之队列详解

队列

这篇博客主要介绍一下队列的概念,并且采用 C 语言,编写两种存储实现方式:顺序存储链式存储,当然还有常规的队列基本操作的实现算法

队列基本概念

标准解释:队列(Queue)是有限个**同类型数据元素的线性序列,是一种先进先出**(First In First Out FIFO)的线性表,新键入的数据元素插在队列尾端,出队列的数据元素在队列首部被删除。

教材中给了一个示意图,不错

顺序队列结构类型中有三个域:data、front、rear。

data:一维数组,存储队列中的数据元素 font:指向队列首元素的前一个单元 rear:指向实际的队列尾元素单元

参考示意图

入队列操作可以用两条赋值语句

SQ.rear = SQ.rear+1;
SQ.data[SQ.rear] = x;

出队列操作可以用一条语句完成

SQ.front = SQ.front+1

但是,会出现一些问题,通过示意图说明一下

当然还有一种情况,一边入队列,一边出队列 注意下图,SQ.front 下面还有空间

所以为了解决这种假溢出问题,聪明的开发人员,想出来新的解决办法了,造一个环儿~

循环队列

下面看一个图,重点看一下 SQ.rear 与 SQ.front 的对应位置

如果上述图翻译成 C 语言代码,入队核心逻辑为

SQ.rear = (SQ.rear+1) % maxsize ;
SQ.data[SQ.rear] = x;

出队列的核心逻辑为

SQ.front = (SQ.front+1)%maxsize;

你在学习的时候,肯定对SQ.rear+1SQ.front+1有疑问

我们举例来说明一下吧

顺序队列的 C 语言实现

接下来难度指数上升,开始用 C 语言编写代码吧

一顿操作之后,还是比较简单的,总之不写链式存储,顺序的还是比较简单的

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

//循环队列最大数据元素个数
const int maxsize = 8;

//循环队列的结构体
typedef struct cycqueue{
 int *data;
 int front,rear;
} CycQue;


//队列初始化
void init(CycQue *CQ){
 CQ->data = (int *)malloc(maxsize*sizeof(int));
 CQ->front = 0;
 CQ->rear = 0;
}


//判断队列是否为空
int empty(CycQue *CQ){
 if(CQ->rear==CQ->front) return 1;
 else return 0;
}


//入队列
int EnQueue(CycQue *CQ,int x){
 if((CQ->rear+1)%maxsize==CQ->front){
 printf("队列满");
 return 0;
 }
 else{
 CQ->rear =(CQ->rear+1) % maxsize;
 CQ->data[CQ->rear] = x;
 return 1;
 }

}

//出队列
int OutQueue(CycQue *CQ){
 if(empty(CQ)){
 printf("队列为空");
 return 0;
 }
 else{
 CQ->front = (CQ->front+1) % maxsize;
 return 1;

 }

}

int main()
{
 CycQue CQ;
 init(&CQ);

 EnQueue(&CQ,2);
 EnQueue(&CQ,4);
 printf("%d",CQ.rear);
 OutQueue(&CQ);
 printf("%d",CQ.front);
 return 0;
}

链式队列的 C 语言实现

链式队列其实有之前的经验之后,写起来难度系数也不会太高,接下来我们编写一个核心的部分代码

队列的链接实现实际上是用一个带有头结点的单链表来表示队列,成为链队列 头指针指向链表的头结点 单链表的头结点的 next 域指向队列首结点 尾指针指向队列尾结点,即单链表的最后一个结点

初始化

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
typedef struct LinkQueueNode{
	int *data;
	struct LinkQueueNode *next;
} LkQueNode;

typedef struct LkQueue{
 LkQueNode *front,*rear;
} LkQue;


void init(LkQue *LQ){
 LkQueNode *temp;
 temp = (LkQueNode *)malloc(sizeof(LkQueNode)); //生成队列的头结点
 LQ->front = temp; //队列头指针指向队列头结点
 LQ->rear = temp; //队列尾指针指向队列尾结点
 (LQ->front)->next = NULL;

}

核心两个操作入队列和出队列

入队列代码如下

//入队列
void EnQueue(LkQue *LQ,int x){

 LkQueNode *temp;
 temp = (LkQueNode *)malloc(sizeof(LkQueNode));
 temp->data = x;
 temp-next = NULL;
 (LQ->rear)->next = temp;
 LQ->rear = temp;
}

出队列这个事情就交给你自己吧,好好理解一下,就可以写出来了

自考要点

在考试中,队列容易出现编码题目,占比在 7~10 分,所以还是蛮重要的呢!

作者:梦想橡皮擦

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