基于链式存储结构的队列实现与分析
一、引言
队列作为一种重要的数据结构，在计算机科学的众多领域有着广泛应用，如操作系统中的任务调度、网络通信中的数据缓冲等。本文通过C++ 代码实现了一个基于链式存储结构的队列，并对其进行详细解析。
二、代码实现
（一）结构体定义
typedef struct node{int date;struct node* next;
}lstqu;
typedef struct nodeb {lstqu* front, * rear;
}qq;
qq* Q;
这里定义了两个结构体，lstqu 用于表示队列中的节点，每个节点包含一个数据域 date 和一个指向下一个节点的指针 next。qq 结构体用于表示整个队列，包含队头指针 front 和队尾指针 rear。
（二）初始化队列
qq* initqueue()
{lstqu* p;qq* Q;p = (lstqu*)malloc(sizeof(lstqu));Q = (qq*)malloc(sizeof(qq));Q->front = p;Q -> rear = p;return Q;
}
在 initqueue 函数中，首先为一个新的节点分配内存空间 p，然后为整个队列分配内存空间 Q。将队头和队尾指针都指向这个新创建的节点，这个节点作为队列的初始状态，此时队列中没有实际的数据元素。
（三）判断队列是否为空
int empty(qq*Q)
{if (Q->front == Q->rear) return 1;else return 0;
}
empty 函数通过判断队头指针和队尾指针是否相等来确定队列是否为空。如果相等，说明队列中没有元素，返回 1；否则返回 0。
（四）入队操作
void push(qq* Q, int x){lstqu* q = (lstqu*)malloc(sizeof(lstqu));q->date = x;q->next = NULL;Q->rear->next = q;Q->rear = q;
}
push 函数实现了入队操作。首先为新元素分配内存空间 q，将数据 x 存入节点的数据域，并将节点的 next 指针设为 NULL。然后将队尾节点的 next 指针指向新节点，最后更新队尾指针 rear 指向新节点。
（五）出队操作
int pop(qq* Q, int *x){lstqu* q = (lstqu*)malloc(sizeof(lstqu));if (empty(Q)) {cout << "队列已空\n";return 0;}q = Q->front->next;*x = q->date;Q->front->next = q->next;if (q->next == NULL){Q->front = Q->rear;}free(q);return 1;
}
pop 函数用于出队操作。首先检查队列是否为空，如果为空则输出提示信息并返回 0。否则，获取队头节点的下一个节点 q，将其数据域的值赋给 *x，然后将队头指针 front 的 next 指针指向下一个节点，即跳过要出队的节点。如果出队后队列变为空（即出队节点的 next 指针为 NULL），则更新队头指针 front 与队尾指针 rear 相等。最后释放出队节点的内存空间，并返回 1 表示操作成功。
（六）获取队头元素
int front(qq* Q, int* x) {lstqu* q = (lstqu*)malloc(sizeof(lstqu));if (empty(Q)) {cout << "队列已空\n";return 0;}*x = Q->front->next->date;return 1;
}
front 函数用于获取队头元素的值。同样先检查队列是否为空，若为空则输出提示并返回 0。否则，将队头节点的下一个节点的数据域值赋给 *x 并返回 1。
（七）打印队列
void printq(qq* Q){lstqu* q = Q->front->next;if (q == NULL) cout << "无";else {while (q!= NULL){cout << q->date << " ";q = q->next;}cout << "打印好了" << endl;}
}
printq 函数用于打印队列中的所有元素。从队头节点的下一个节点开始，遍历整个队列，依次输出每个节点的数据域值，直到遇到 NULL 指针，表示遍历结束。
（八）主函数测试
结果如下：
三、总结
通过上述代码实现，我们成功构建了一个基于链式存储结构的队列，并通过测试函数验证了其基本操作的正确性。链式存储结构的队列在处理动态数据时具有灵活性，避免了顺序存储结构可能出现的溢出问题。然而，在实现过程中要注意内存的管理，及时释放不再使用的节点内存，以防止内存泄漏。同时，对于复杂的应用场景，还可以进一步优化和扩展队列的功能，如增加获取队列长度等操作。
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