队列的表示与操作实现
- 队列的删除和插入只能分别在前端(front)和后端(rear)执行
- 创建空队列时,front = real = 0
- 每次插入新元素,尾指针(real)+1
- 每次删除元素,头指针(front)+1
循环队列
在顺序队列中,当队尾指针已经到数组的上界,不能再有入队操作,但其实数组中还有空位置,这就叫做“假溢出”,解决假溢出的途径---- 采用循环队列。
消除假溢出就是当队尾指针rear和队头指针front到达存储空间最大值MAXSIZE时,让队尾指针自动转化为存储空间的最小值0 然而这样会产生新问题:在循环队列中,空队特征是front = rear, 队满时也会有front = rear,判断条件出现冲突
解决方案有三种:
1, 加设标志位,让删除动作使其为1,插入动作使其为0, 则可识别当前front == rear;
2, 使用一个计数器记录队列中元素个数(即队列长度)
3, 令队列空间中的一个单元闲置,使得队列非空时,Q.rear与Q.front之间至少间隔一个空闲单,队满特征为 front = (rear +1) % MAXSIZE
顺序队列的实现
#define OK 1
#define ERROR 0
#define MAXSIZE 20
typedef int Status;
typedef int QElemType;
/* 循环队列的顺序存储结构 */
typedef struct
{
QElemType data[MAXSIZE];
int front; /* 头指针 */
int rear; /* 尾指针,若队列不空,指向队列尾元素的下一个位置 */
}SqQueue;
//1 初始化一个空队列Q
Status InitQueue(SqQueue *Q){
Q->front = 0;
Q->rear = 0;
return OK;
}
//2 将队列清空
Status ClearQueue(SqQueue *Q){
Q->front = Q->rear = 0;
return OK;
}
//3 若队列Q为空队列,则返回OK,否则返回ERROR;
Status QueueEmpty(SqQueue Q){
//队空标记
if (Q.front == Q.rear)
return OK;
else
return ERROR;
}
//4 返回Q的元素个数,也就是队列的当前长度
int QueueLength(SqQueue Q){
return (Q.rear - Q.front + MAXSIZE)%MAXSIZE;
}
//5 若队列不空,则用e返回Q的队头元素,并返回OK,否则返回ERROR;
Status GetHead(SqQueue Q,QElemType *e){
//队列已空
if (Q.front == Q.rear)
return ERROR;
*e = Q.data[Q.front];
return OK;
}
//6 若队列未满,则插入元素e为新队尾元素
Status EnQueue(SqQueue *Q,QElemType e){
//队列已满
if((Q->rear+1)%MAXSIZE == Q->front)
return ERROR;
//将元素e赋值给队尾
Q->data[Q->rear] = e;
//rear指针向后移动一位,若到最后则转到数组头部;
Q->rear = (Q->rear+1)%MAXSIZE;
return OK;
}
//7 若队列不空,则删除Q中队头的元素,用e返回值
Status DeQueue(SqQueue *Q,QElemType *e){
//判断队列是否为空
if (Q->front == Q->rear) {
return ERROR;
}
//将队头元素赋值给e
*e = Q->data[Q->front];
//front 指针向后移动一位,若到最后则转到数组头部
Q->front = (Q->front+1)%MAXSIZE;
return OK;
}
//8 从队头到队尾依次对队列的每个元素数组
Status QueueTraverse(SqQueue Q){
int i;
i = Q.front;
while ((i+Q.front) != Q.rear) {
printf("%d ",Q.data[i]);
i = (i+1)%MAXSIZE;
}
printf("\n");
return OK;
}
链式队列的实现
typedef struct QNode /* 结点结构 */
{
QElemType data;
struct QNode *next;
}QNode,*QueuePtr;
typedef struct /* 队列的链表结构 */
{
QueuePtr front,rear; /* 队头、队尾指针 */
}LinkQueue;
/*1 初始化队列*/
Status InitQueue(LinkQueue *Q){
//1. 头/尾指针都指向新生成的结点
Q->front = Q->rear = (QueuePtr)malloc(sizeof(QNode));
//2.判断是否创建新结点成功与否
if (!Q->front) {
return ERROR;
}
//3.头结点的指针域置空
Q->front->next = NULL;
return OK;
}
/*2 销毁队列Q*/
Status DestoryQueue(LinkQueue *Q){
//遍历整个队列,销毁队列的每个结点
while (Q->front) {
Q->rear = Q->front->next;
free(Q->front);
Q->front = Q->rear;
}
return OK;
}
/*3 将队列Q置空*/
Status ClearQueue(LinkQueue *Q){
QueuePtr p,q;
Q->rear = Q->front;
p = Q->front->next;
Q->front->next = NULL;
while (p) {
q = p;
p = p->next;
free(q);
}
return OK;
}
/*4 判断队列Q是否为空*/
Status QueueEmpty(LinkQueue Q){
if (Q.front == Q.rear)
return TRUE;
else
return FALSE;
}
/*5 获取队列长度*/
int QueueLength(LinkQueue Q){
int i= 0;
QueuePtr p;
p = Q.front;
while (Q.rear != p) {
i++;
p = p->next;
}
return i;
}
/*6 插入元素e为队列Q的新元素*/
Status EnQueue(LinkQueue *Q,QElemType e){
//为入队元素分配结点空间,用指针s指向;
QueuePtr s = (QueuePtr)malloc(sizeof(QNode));
//判断是否分配成功
if (!s) {
return ERROR;
}
//将新结点s指定数据域.
s->data = e;
s->next = NULL;
//将新结点插入到队尾
Q->rear->next = s;
//修改队尾指针
Q->rear = s;
return OK;
}
/*7 出队列*/
Status DeQueue(LinkQueue *Q,QElemType *e){
QueuePtr p;
//判断队列是否为空;
if (Q->front == Q->rear) {
return ERROR;
}
//将要删除的队头结点暂时存储在p
p = Q->front->next;
//将要删除的队头结点的值赋值给e
*e = p->data;
//将原队列头结点的后继p->next 赋值给头结点后继
Q->front->next = p ->next;
//若队头就是队尾,则删除后将rear指向头结点.
if(Q->rear == p) Q->rear = Q->front;
free(p);
return OK;
}
/*8 获取队头元素*/
Status GetHead(LinkQueue Q,QElemType *e){
//队列非空
if (Q.front != Q.rear) {
//返回队头元素的值,队头指针不变
*e = Q.front->next->data;
return TRUE;
}
return FALSE;
}
/*9 遍历队列*/
Status QueueTraverse(LinkQueue Q){
QueuePtr p;
p = Q.front->next;
while (p) {
printf("%d ",p->data);
p = p->next;
}
printf("\n");
return OK;
}