数据结构：单链队列

文章目录

- - - 队列：
    - 单链队列的实现及操作：
    - - 1.定义一个队列
      - 2.构造一个空队列
      - 3.销毁队列
      - 4.插入元素e到队尾
      - 5.删除队头元素，用e返回其值
    - 单链队列操作实例及代码：

队列：

队列是先进先出的线性表。

队列只允许在表的一端插入元素，在另一端删除元素。

队列中允许插入的一端叫队尾，允许删除的一端叫队头。

单链队列的实现及操作：

1.定义一个队列

一个链队列，由每个结点连接起来。由于插入和删除是在队头和队尾进行的，我们为了方便起见，直接弄两个指针，指向头结点和队尾元素所在结点。

typedef struct QNode				 
{QElemType_L data;struct QNode *next;
}QNode;
typedef QNode* QueuePtr;
typedef struct
{QueuePtr front;				QueuePtr rear;					
}LinkQueue;

2.构造一个空队列

我们增加一个头结点，首先分配一个头结点的内存空间。当队列为空时，队头指针和队尾指针都指向头结点，而且头结点的指针域的指针指向空，意味着队列里面没有存元素。

Status InitQueue_L(LinkQueue &Q)
{Q.front = Q.rear = (QueuePtr)malloc(sizeof(QNode));if(!Q.front)exit(OVERFLOW);Q.front->next = NULL;return OK;
}

3.销毁队列

这个销毁最终把头结点也给销毁了。

注意一点，链表知道头指针，就能根据->next确定后面所有结点，我们初始化增加了一个尾指针，让他指向最后一个结点，但这并不意味着我们改变了尾指针指向的位置，链表中间的结点就没了，中间的结点还是可以根据头指针和->next找到的，我们其实可以把尾指针理解成一个标记，他的位置并不影响链表，只不过方便了我们找队尾元素所在结点。真正影响链表的是我们的头指针，我们遍历也是通过头指针->next来的，每个结点都会用到。

这里我们就把尾指针当作一个转移变量来用了。先存头结点指向的下一个结点的位置，然后把头结点的位置free掉，再让头结点指向尾指针指向的位置，即将下一个结点的位置当作头结点。一路循环，当没有下一个存元素的结点了，头指针的位置指向头结点，尾指针被赋为null，头指针free之后头结点的空间也没了，然后把头指针也赋为null。最终头指针尾指针都指向null，而且所有空间全被free掉。

void DestroyQueue_L(LinkQueue &Q)
{while(Q.front){Q.rear = Q.front->next;free(Q.front);Q.front = Q.rear;	}
}

如果是清空的话，有一点不同，就是还有头结点，只不过->next指向null了，和初始状态一样，头指针，尾指针指向头结点，头结点指向下一个结点的指针指向null。这里还是把尾指针当作一个转移变量，初始指向第一个结点，每次让头指针指向的下一个结点变成尾指针这个转移变量指向的下一个结点，然后free掉尾指针原来指向的结点，然后把当前尾指针指向的结点更新为尾指针这个转移变量指向的下一个结点。举个例子即可明白。

void ClearQueue_L(LinkQueue &Q)
{Q.rear = Q.front->next;while(Q.rear){Q.front->next = Q.rear->next;		free(Q.rear);		Q.rear = Q.front->next;}Q.rear = Q.front;
}

4.插入元素e到队尾

插入元素，分配一个结点的空间，然后原尾指针的下一个位置指向新结点，更新尾指针。

Status EnQueue_L(LinkQueue &Q, QElemType_L e)
{QueuePtr p;p = (QueuePtr)malloc(sizeof(QNode));if(!p)exit(OVERFLOW);p->data = e;p->next = NULL;Q.rear->next = p;Q.rear=p;return OK;
}

5.删除队头元素，用e返回其值

删除先判端是否有元素，然后取出队头元素，让头结点指针域里面的指针指向的下一个结点变成第一个元素的结点指向的下一个元素的结点。

这里我们还要考虑是否对尾指针产生影响，当仅有一个元素时，删除后队列为空，尾指针应该指向头结点。

最后把删除的结点的空间释放掉即可。

Status DeQueue_L(LinkQueue &Q, QElemType_L &e)
{QueuePtr p;if(Q.front==Q.rear)return ERROR;p = Q.front->next;e = p->data;Q.front->next = p->next;if(Q.rear==p)Q.rear = Q.front;free(p);return OK;
}

单链队列操作实例及代码：

代码：

#include<cstdio>
#include<cstdlib>#define	OK			1			
#define	ERROR		0	
#define	OVERFLOW	-2			
#define UNDERFLOW	-3	
#define	TRUE		1			
#define	FALSE		0typedef int QElemType_L;
typedef int Status;typedef struct QNode				 
{QElemType_L data;struct QNode *next;
}QNode;
typedef QNode* QueuePtr;
typedef struct
{QueuePtr front;				QueuePtr rear;					
}LinkQueue;	
Status InitQueue_L(LinkQueue &Q)
{Q.front = Q.rear = (QueuePtr)malloc(sizeof(QNode));if(!Q.front)exit(OVERFLOW);Q.front->next = NULL;return OK;
}
void ClearQueue_L(LinkQueue &Q)
{Q.rear = Q.front->next;while(Q.rear){Q.front->next = Q.rear->next;		free(Q.rear);		Q.rear = Q.front->next;}Q.rear = Q.front;
}
void DestroyQueue_L(LinkQueue &Q)
{while(Q.front){Q.rear = Q.front->next;free(Q.front);Q.front = Q.rear;	}
}
Status EnQueue_L(LinkQueue &Q, QElemType_L e)
{QueuePtr p;p = (QueuePtr)malloc(sizeof(QNode));if(!p)exit(OVERFLOW);p->data = e;p->next = NULL;Q.rear->next = p;Q.rear=p;return OK;
} 
Status DeQueue_L(LinkQueue &Q, QElemType_L &e)
{QueuePtr p;if(Q.front==Q.rear)return ERROR;p = Q.front->next;e = p->data;Q.front->next = p->next;if(Q.rear==p)Q.rear = Q.front;free(p);return OK;
} 
void QueueTraverse_L(LinkQueue Q, void (Visit)(QElemType_L))
{QueuePtr p;p = Q.front->next;while(p){Visit(p->data);p = p->next;}printf("\n");
} 
void PrintElem(QElemType_L e)
{printf("%d ", e);
}
Status QueueEmpty_L(LinkQueue Q)
{if(Q.front==Q.rear)return TRUE;elsereturn FALSE;
} 
int main(){LinkQueue Q;int i;QElemType_L e;printf("初始化链队 Q ...\n");					 InitQueue_L(Q);printf("\n");QueueEmpty_L(Q) ? printf(" Q 为空！！\n") : printf(" Q 不为空！\n");printf("\n");for(i=1; i<=6; i++)									{printf("元素 \"%2d\" 入队，", 2*i);EnQueue_L(Q, 2*i);printf("\n");}printf("\n");printf(" Q 中的元素为：Q = ");						 QueueTraverse_L(Q, PrintElem);printf("\n");DeQueue_L(Q, e);printf("队头元素 \"%d\" 出队...\n", e);printf(" Q 中的元素为：Q = ");						 QueueTraverse_L(Q, PrintElem);printf("\n");	printf("销毁 Q 前：");Q.front!=NULL && Q.rear!=NULL ? printf(" Q 存在！\n") : printf(" Q 不存在！！\n");DestroyQueue_L(Q);printf("销毁 Q 后：");Q.front!=NULL && Q.rear!=NULL ? printf(" Q 存在！\n") : printf(" Q 不存在！！\n");printf("\n");	
}