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一、队列的概念

队列：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， 入队列：进行插入操作的一端称为队尾 ；出队列：进行删除操作的一端称为队头。

● 队列可以使用数组实现也可以使用链表的结构实现，在这里使用链表的结构会更优一点，因为如果使用数组的结构，出队列在数组头上出数据，效率会更低。

二、队列的基本实现

1.前期准备

上面了解了队列的基本概念后，我们开始讲解队列的基本实现了，首先我们准备三个文件：
1.Queue.h ：用来对头文件的包含，函数的声明和结构体的创建
2.Queue.c ：用来对函数的定义
3. test.c ：用来实现函数，整体的逻辑

在Stack.h文件中，定义一个队列的的结构：

typedef int QDataType;typedef struct QueueNode
{QDataType data; //存放数据struct QueueNode* next; //指向结构体的下一个//size_t size;
}QueueNode;typedef struct Queue
{QueueNode* head; //队列的队头QueueNode* tail; //队列的队尾
}Queue;

2.队列的初始化

void QueueInit(Queue* pq)
{assert(pq);pq->head = NULL;pq->tail = NULL;
}

3.队列的销毁

把队头的位置先给给cur， 然后让队头的下一个位置保存下来，接着把cur释放掉，再让cur指向next，此动作一直循环，直到cur指向空的位置则结束；

void QueueDestroy(Queue* pq)
{assert(pq);QueueNode* cur = pq->head;while (cur){QueueNode* next = cur->next;free(cur);cur = next;}pq->head = pq->tail = NULL;
}

4.入队

队列是从队尾入数据，队头出数据的，入队考虑两种情况：一种是队列为空的情况，一种是队列不为空的情况，如果队列为空，则我们把数据放到对头位置也就是队尾，因为当队列为空时，队头和队尾指向同一个位置；当队列不为空时，把结点链接到队尾的下一个位置，然后让原尾结点指向新节点成为新队尾。

void QueuePush(Queue* pq, QDataType x)
{assert(pq);//开辟新结点QueueNode* newnode = (QueueNode*)malloc(sizeof(QueueNode));newnode->data = x;newnode->next = NULL;if (pq->head == NULL){pq->head = pq->tail = newnode;}else{pq->tail->next = newnode;pq->tail = newnode;}
}

5.出队

因为队列是先进先出，所以我们出数据是从队头开始出的，我们出数据时要考虑到队列里面的数据是否为空，所以我们在出数据前要判断一下队列是否为空，然后把队头的下一个位置保存下来，让队头指向刚刚我们记录下来的位置，这样就完成出数据的动作了；但是如果队里面的数据被我们出队出空了，就意味着对头和队尾指向不再指向那块空间了，所以我们要让队尾也指向空（队列出空了，队头就是NULL），这样程序才算是合格的。

void QueuePop(Queue* pq)
{assert(pq);//if (pq->head == NULL)//{//	return;//}assert(!QueueEmpty(pq));QueueNode* next = pq->head->next;free(pq->head);pq->head = next;//如果队列删完后,tail不做处理的话，tail是一个野指针if (pq->head == NULL){pq->tail = NULL;}
}

6.取队头的数据

队列不为空的清空下，直接返回队头的数据

QDataType QueueFront(Queue* pq)
{assert(pq);assert(!QueueEmpty(pq));return pq->head->data;
}

7.取队尾的数据

队列不为空的清空下，直接返回队尾的数据

QDataType QueueBack(Queue* pq)
{assert(pq);assert(!QueueEmpty(pq));return pq->tail->data;
}

8.队列数据的个数

定义一个变量n，用了记录队列数据的个数，把队头给给cur，n每次+1后，cur都指向cur的下一个，直到cur为空，循环就结束，最后的n就是队列数据的个数。

int QueueSize(Queue* pq)
{assert(pq);int n = 0; //记录队列数据的个数QueueNode* cur = pq->head;while (cur){++n;cur = cur->next;}return n;
}

9.判断队列是否为空

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

10.队列出队顺序

首先要判断队列是否为空，队列不为空的情况下，打印队头的数据，然后释放掉队头的数据，直到队列为空。

void QueueAllPop(Queue* pq)
{assert(pq);assert(!QueueEmpty(pq));//先进先出printf("出队顺序是：");while (!QueueEmpty(pq)){QDataType front = QueueFront(pq);printf("%d ", front);QueuePop(pq);}printf("\n");
}

11.功能展示

12.代码展示

Queue.h文件

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<assert.h>
#include<stdbool.h>typedef int QDataType;typedef struct QueueNode
{QDataType data;struct QueueNode* next;//size_t size;
}QueueNode;typedef struct Queue
{QueueNode* head;QueueNode* tail;
}Queue;void QueueInit(Queue* pq);void QueueDestroy(Queue* pq);void QueuePush(Queue* pq, QDataType x);void QueuePop(Queue* pq);//取队列的头的数据
QDataType QueueFront(Queue* pq);//取队列的尾的数据
QDataType QueueBack(Queue* pq);//队列数据个数
int QueueSize(Queue* pq);
//判断队列是否为空
bool QueueEmpty(Queue* pq);
//队列的出栈顺序
void QueueAllPop(Queue* pq);

Queue.c文件

#include"Queue.h"void QueueInit(Queue* pq)
{assert(pq);pq->head = NULL;pq->tail = NULL;
}
void QueueDestroy(Queue* pq)
{assert(pq);QueueNode* cur = pq->head;while (cur){QueueNode* next = cur->next;free(cur);cur = next;}pq->head = pq->tail = NULL;
}void QueuePush(Queue* pq, QDataType x)
{assert(pq);QueueNode* newnode = (QueueNode*)malloc(sizeof(QueueNode));newnode->data = x;newnode->next = NULL;if (pq->head == NULL){pq->head = pq->tail = newnode;}else{pq->tail->next = newnode;pq->tail = newnode;}
}//队尾入，队头出
void QueuePop(Queue* pq)
{assert(pq);//if (pq->head == NULL)//{//	return;//}assert(!QueueEmpty(pq));QueueNode* next = pq->head->next;free(pq->head);pq->head = next;//如果队列删完后,tail不做处理的话，tail是一个野指针if (pq->head == NULL){pq->tail = NULL;}
}//取队列的头的数据
QDataType QueueFront(Queue* pq)
{assert(pq);assert(!QueueEmpty(pq));return pq->head->data;
}//取队列的尾的数据
QDataType QueueBack(Queue* pq)
{assert(pq);assert(!QueueEmpty(pq));return pq->tail->data;
}//队列数据个数
int QueueSize(Queue* pq)
{assert(pq);int n = 0;QueueNode* cur = pq->head;while (cur){++n;cur = cur->next;}return n;
}bool QueueEmpty(Queue* pq)
{assert(pq);return pq->head == NULL;
}void QueueAllPop(Queue* pq)
{assert(pq);assert(!QueueEmpty(pq));//先进先出printf("出队顺序是：");while (!QueueEmpty(pq)){QDataType front = QueueFront(pq);printf("%d ", front);QueuePop(pq);}printf("\n");
}

test.c文件

void menu()
{printf("  0.退出   1.入队   2.出队   3.取队头   4.取队尾   5.队列元素个数    6.出队顺序   \n");}int main()
{Queue q;QueueInit(&q);int option = -1;while (option){menu();printf("请输入你要执行的选项：");scanf("%d", &option);if (option == 1){int num = 0;printf("请输入你要入队的数字：");scanf("%d", &num);QueuePush(&q, num);}else if (option == 2){QueuePop(&q);}else if (option == 3){printf("对头数据是：%d\n", QueueFront(&q));}else if (option == 4){printf("对尾数据是：%d\n", QueueBack(&q));}else if (option == 5){printf("队列元素个数是：%d\n", QueueSize(&q));}else if (option == 6){QueueAllPop(&q);}else if (option == 0){QueueDestroy(&q);printf("退出\n");}else{printf("无此选项\n");}}return 0;
}

完结！