佇列的基本操作-佇列的鏈式儲存結構(帶圖詳細)
什麼是佇列?
佇列是一種特殊的線性表,特殊之處在於它只允許在表的前端(front)進行刪除操作,而在表的後端(rear)進行插入操作,和棧一樣,佇列是一種操作受限制的線性表。進行插入操作的端稱為隊尾,進行刪除操作的端稱為隊頭。佇列中沒有元素時,稱為空佇列。
鏈式佇列是用單鏈表的形式來表示佇列,但是要符合佇列“尾進頭出”的規則
鏈式佇列的構建:
鏈式佇列=單鏈表+佇列。
如下程式碼是對一個佇列的鏈式儲存的定義:首先定義一個構成單鏈表基本單元的結點,然後定義由指向結點的頭指標、指向結點的尾指標和表示佇列長度的變數組成的佇列
//鏈式佇列 鏈式結構+佇列 //鏈式結構體 =單鏈表的基本單元:結點 struct Node{ int data;//資料域 struct Node* next; //指標域 }; //佇列結構體=頭指標+尾指標+佇列大小 struct Queue{ struct Node* front;//指向結點的頭指標 struct Node* rear;//指向結點的尾指標 int queueSize; //佇列大小/長度 };
建立結點:
佇列是由一個一個結點通過指標連結起來的
//建立結點 struct Node* createNode(int data){ struct Node* newNode=(struct Node*)malloc(sizeof(struct Node)); newNode->next=NULL; newNode->data=data; return newNode; };
佇列的初始化:
首先使用malloc函式為佇列分配一塊記憶體,初始狀態佇列的頭指標和尾指標在一起都為空(不帶頭結點),然後設定佇列的大小為0。這樣佇列的初始化操作就完成了。
//佇列初始化 struct Queue* createQueue(){ struct Queue* queue=(struct Queue*)malloc(sizeof(struct Queue));//分配記憶體空間 queue->front=queue->rear=NULL;//頭指標和尾指標在一起為空 queue->queueSize=0;//佇列大小為0 return queue; }
入隊操作:
準備工作:首先建立入隊函式push()傳入兩個引數,一個是需要插入那個佇列另一個是需要插入的資料。然後呼叫createNode()函式建立一個新的結點,儲存插入的資料。
準備工作完成後:先判斷佇列是否是空佇列,如果為空佇列直接將front和rear指標指向這個新建結點即可,若不為空,則將尾指標的下一個位置指向新建結點,然後再將尾指標修改為這個新建結點。(這個地方我個人感覺比較難懂,我的理解是 先告訴這個新建結點在哪裡,然後在移動rear指標到新建結點把他設為隊尾)。
最後別忘記queueSize自增,表示佇列長度的增加。
void push(struct Queue* queue,int data){ struct Node* newNode=createNode(data); if(queue->queueSize==0) queue->front=newNode; else queue->rear->next=newNode; queue->rear=newNode; queue->queueSize++; }
獲取對頭元素:
首先判斷佇列queueSize是否為0如果為0說明佇列為空,如果不為空直接返回佇列頭指標的data值。
//獲取對頭元素 int queryFront(struct Queue* queue) { if(queue->queueSize==0){ printf("佇列為空無法獲取對頭元素"); printf("\n"); return -1; } return queue->front->data; }
判斷佇列是否為空:
程式碼很簡單就不一一解釋了。
//判斷佇列是否為空 int empty(struct Queue* queue){ if(queue->queueSize==0) return 0; else return 1; }
出隊操作:
新建頭結點指標指向佇列front指標所指結點的下一個位置(因為出隊操作是在對頭進行的),然後釋放原來的隊頭結點,最後設定這個新的頭結點為隊頭。最後佇列的大小減1.
//出隊操作 void pop (struct Queue* queue){ if(queue->queueSize==0){ printf("佇列為空不能出隊"); exit(0); }else{ struct Node* newFrontNode=queue->front->next; free(queue->front); queue->front=newFrontNode; queue->queueSize--; } }
最後附上完整程式碼:
#include <stdio.h> #include <stdlib.h> //鏈式佇列 鏈式結構+佇列 //鏈式結構體 =單鏈表的基本單元:結點 struct Node{ int data;//資料域 struct Node* next; //指標域 }; //佇列結構體=頭指標+尾指標+佇列大小 struct Queue{ struct Node* front;//指向結點的頭指標 struct Node* rear;//指向結點的尾指標 int queueSize; //佇列大小/長度 }; //建立結點 struct Node* createNode(int data){ struct Node* newNode=(struct Node*)malloc(sizeof(struct Node)); newNode->next=NULL; newNode->data=data; return newNode; }; //佇列初始化 struct Queue* createQueue(){ struct Queue* queue=(struct Queue*)malloc(sizeof(struct Queue));//分配記憶體空間 queue->front=queue->rear=NULL;//頭指標和尾指標在一起為空 queue->queueSize=0;//佇列大小為0 return queue; } //入隊 void push(struct Queue* queue,int data){ struct Node* newNode=createNode(data); if(queue->queueSize==0) queue->front=newNode; else queue->rear->next=newNode; queue->rear=newNode; queue->queueSize++; } //獲取對頭元素 int queryFront(struct Queue* queue) { if(queue->queueSize==0){ printf("佇列為空無法獲取對頭元素"); printf("\n"); return -1; } return queue->front->data; } //判斷佇列是否為空 int empty(struct Queue* queue){ if(queue->queueSize==0) return 0; else return 1; } //出隊操作 void pop (struct Queue* queue){ if(queue->queueSize==0){ printf("佇列為空不能出隊"); exit(0); }else{ struct Node* newFrontNode=queue->front->next; free(queue->front); queue->front=newFrontNode; queue->queueSize--; } } int main(){ struct Queue* myQueue=createQueue(); push(myQueue,1); push(myQueue,2); push(myQueue,3); while(empty(myQueue)){ printf("%d\t",queryFront(myQueue)); pop(myQueue); } printf("\n"); system("pause"); return 0; }