数据结构10分钟入门--队列

一、队列是什么

队列是一种先进先出（First In First Out， FIFO）的线性存储结构，限定只能在表的一端（队尾）进行插入元素，表的另一端（队头）进行删除元素，数据元素进队列的过程称为入队，出队列的过程称为出队。

队列实现方式有数组和链表两种方式，本文介绍基于链表的实现方式，可以将队列理解为特殊的链表，只能在链表的头尾两端进行操作。

二、队列的结构体定义

​
typedef struct node {
    int data;     /**数据域*/
    struct node *next;    /**指向下一个节点*/
}queue_node;

typedef struct head {
    int len;    /**队列长度*/
    queue_node *head;    /**指向队头*/
    queue_node *tail;    /**指向队尾*/
}queue_head;

1、新定义了一个结构体queue_head用来表示队列头，两个指针分别指向队列的两端，len表示队列长度；

2、在单链表与栈中，由于无需双端操作，头指针的结构体定义与节点一致，所以复用节点的结构体，没有再重新定义。

三、函数清单

函数	描述	算法复杂度
queue_init	初始化队列，返回头指针	O(1)
queue_push	元素入队	O(1)
queue_pop	元素出队	O(1)
queue_release	释放队列	O(n)

四、创建队列

/**创建队列，返回队列头*/

queue_head *queue_init()

{
    /**创建队列头*/
    queue_head *queue = (queue_head *)malloc(sizeof(queue_head));
    if(queue == NULL) {
        return NULL;
    }

    /**初始化队列头尾两个指针*/
    queue->head = queue->tail = NULL;
    queue->len = 0;

    return queue;
}

• 因为目前队列中没有元素，是空队，queue->head = queue->tail = NULL;初始化队列的头尾指针为空
• queue->len = 0;初始化队列长度为0

五、入队

/**入队*/
int queue_push(queue_head *queue, int data)
{
    /**创建一个节点*/
    queue_node *node = (queue_node *)malloc(sizeof(queue_node));
    if(node == NULL) {
        return -1;
    }
    node->data = data;

    /**在队尾插入元素*/
    if (queue->len != 0) {
        queue->tail->next = node;
        queue->tail = node;
    }
    else {/**队列长度为0，插入第一个元素*/
        queue->head = queue->tail = node;
        node->next = queue->tail;
    }

    /**队列长度加1*/
    queue->len++;
   
    return 0;
}

• 入队分为两种情况，一种是当队列长度为0时，插入第一个元素，这时将队列头尾指针都指向该元素
  
• 另一种是当队列长度不为0时，插入元素，如下图，插入node2,虚线为去掉的，黄线为新增的。线1即queue->tail->next = node;线2即queue->tail = node;
  

六、出队

/**出队*/
int queue_pop(queue_head *queue)
{
    int data = 0;
    queue_node *p = queue->head;

    /*判断队列中是否有数据,没有则返回异常*/
    if (p == NULL || queue->len <= 0) {
        return -1;
    }
    data = p->data;   

    /**将队列头指针指向第二个节点，完成第一个节点的出队*/
    queue->head = p->next;

    /**释放出队节点*/
    if (p != NULL)
        free(p);

    /**队列长度减1*/    
    queue->len--;
    if (queue->len <= 0) {
        /**初始化队列头尾两个指针*/
        queue->head = queue->tail = NULL;      
    }
    return data;
}

出队则相对简单，queue->head = p->next;将队列头指针跳过第一个节点，指向第二个节点，然后将第一个节点内存进行释放，返回第一个节点的值，完成出队。

七、释放队列

/**释放队列*/
int queue_release(queue_head *queue)
{
    int len = queue->len;
    queue_node *current, *next;

    /**指向队列第一个节点*/
    current = queue->head;   

    /**循环释放所有节点*/
    while (len--)
    {  
        next = current->next;
        if (current != NULL)
            free(current);
     
        current = next;
    }

    queue->tail = queue->head = NULL;
    queue->len = 0;    

    /**释放队列头*/
    if (queue != NULL)
        free(queue);

    return 0;
}

八、编译测试

工程采用cmake构建，文件均经过测试，编译步骤如下：
1、mkdir build && cd build
2、cmake ../ && make
3、./queue_test

源码地址在公众号同标题文章底部，公众号：Linux杂货铺

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标签：node,10,head,--,len,queue,队列,tail,数据结构
来源： https://www.cnblogs.com/linux-misc/p/16673797.html