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【初阶数据结构】深入解析队列:探索底层逻辑

news 来源：原创 2024/9/20 15:42:25

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初阶数据结构	相关知识点	可以通过点击	以下链接进行学习	一起加油！
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深入解析队列:探索底层逻辑	深入解析循环队列:探索底层逻辑

🔥引言

本篇将深入解析队列:探索底层逻辑，理解底层是如何实现并了解该接口实现的优缺点，以便于我们在编写程序灵活地使用该数据结构。

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文章目录

一、队列的概念及结构
二、实现队列的相关接口(Stack.h)
- 2.1 队列初始化
- 2.2 队尾入队列
- 2.3 队头出队列
- 2.4 获得队列头部元素
- 2.5 获得队列尾部元素
- 2.6 获取队列中有效元素个数
- 2.7 检测队列是否为空
- 2.8 打印队列数据
- 2.9 队列的销毁
三、循环队列

一、队列的概念及结构

队列是指只允许在一端进行插入数据操作，在另一端进行删除数据操作的特殊线性表。队列具有先进先出 FIFO(First In First Out) 这一点跟栈的先进后出是相反的

入队列:进行插入操作的一端并且称为队尾
出队列：进行删除操作的一端并且称为队头

队列可用通过数组或链表结构实现，一般推荐使用链表实现更优一点。如果使用数组实现在出队列时，需要挪移大量数据，效率较低

这里采用链表结构实现队列

![外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传](https://img-home.csdnimg.cn/images/ 在这里插入图片描述

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在设计队列结构中，需要设计两个指针去控制队列各节点的情况。head(队头指针)指向实际对头元素，taill(队尾指针)，指向实际队尾元素，增加一个变量size用于统计元素个数，由于存在多种信息，可以使用结构体统一管理

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二、实现队列的相关接口(Stack.h)

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2.1 队列初始化

void QueueInit(Queue *pq)//所以导致了需要初始化
{assert(pq);pq->phead = NULL;pq->ptail = NULL;pq->size = 0;
}

这里需要注意的是:这里不需要对于节点进行初始化，在创建节点时会完成对应的初始化工作。

2.2 队尾入队列

void QueuePush(Queue* pq, QDataType x)
{assert(pq);Qnode* newnode = (Qnode*)malloc(sizeof(Qnode));if (newnode == NULL){perror("malloc fail!!!");return ;}//创建为需要初始化下newnode->next = NULL;newnode->val = x;if (pq->phead == NULL)pq->phead = pq->ptail = newnode;else{(pq->ptail)->next = newnode;pq->ptail = newnode;}pq->size++;
}

这里需要注意的是:首先就是空间开辟失败，然后需要搞清楚我们申请空间是给谁使用的，这里是为节点开辟空间。而不是为Queue结构体对象开辟空间，这里节点之间连接是通过节点指针进行连接

2.3 队头出队列

void QueuePop(Queue* pq)
{assert(pq && pq->phead);Qnode *del = pq->phead;pq->phead = pq->phead->next;free(del);del == NULL;if (pq->phead == NULL){pq->ptail = NULL;}pq->size--;
}

这里需要注意的是:当队列为空时，意味着头指针为空，那么尾指针也需要置成空

2.4 获得队列头部元素

QDataType QueueFront(Queue* pq)
{assert(pq);assert(pq->phead);return pq->phead->val;
}

2.5 获得队列尾部元素

QDataType QueueBack(Queue* pq)
{assert(pq);assert(pq->phead);return pq->ptail->val;
}

2.6 获取队列中有效元素个数

int QueueSize(Queue* pq)
{assert(pq);return pq->size;
}

2.7 检测队列是否为空

bool QueueEmpty(Queue* pq)
{assert(pq);return pq->phead == NULL;
}

2.8 打印队列数据

void QueuePrint(Queue* pq)
{assert(pq);while (!QueueEmpty(pq)){printf("%d->", QueueFront(pq));QueuePop(pq);}
}

这里需要注意的是:这里不能用cur，因为cur是不会动的，phead在pop的时候一直移动

2.9 队列的销毁

void QueueDestroy(Queue* pq)
{assert(pq);Qnode* cur = pq->phead;while (cur)//删除的作用{Qnode* next = cur->next;free(cur);cur = next;}pq->ptail = NULL; pq->phead = NULL;pq->size = 0;
}

这里需要注意的是:这里cur不要手动置空，会跳出循环，需等待cur自动指向空。