数据结构之队列（顺序队和链队）（C语言附完整代码）-Toy模板网

这篇具有很好参考价值的文章主要介绍了数据结构之队列（顺序队和链队）（C语言附完整代码）。希望对大家有所帮助。如果存在错误或未考虑完全的地方，请大家不吝赐教，您也可以点击"举报违法"按钮提交疑问。

一、定义

队列简称队，它是一种操作受限的线性表，其限制为仅允许在表的一端进行插入操作，而在表的另一端进行删除操作。把进行插入的一端称为队尾，把进行删除的一端称为队头或队首。向队列中插入新元素称为进队或入队，从队列中删除元素称为出队或离队。由于队列的插入和删除操作分别是在各自的一端进行的，每个元素必然按照进入的次序出队，所以又把队列称为先进先出表。

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采用顺序存储结构的队列称为顺序队

声明顺序队

typedef struct 
{	
	ElemType data[MaxSize];  //存放队中元素
	int front,rear;		//队首和队尾指针
} SqQueue;

采用链式存储结构的队列称为链队

声明链队

typedef struct DataNode
{	
	ElemType data;
	struct DataNode *next;
} DataNode;				//链队数据结点类型
typedef struct
{	
	DataNode *front;
	DataNode *rear;
} LinkQuNode;			//链队类型

二、基本运算

顺序队

设计顺序队基本运算算法四要素：
1.队空的条件：q->front ==q->rear;
2.队满的条件：q->rear ==MaxSize-1(data数组的最大下标);
3.元素e进队操作：先将rear加1，然后将元素e放在data数组的rear位置；
4元素出队操作：先将front加1，然后取出data数组front位置的元素。

初始化队列

void InitQueue(SqQueue *&q)
{
	q=(SqQueue *)malloc (sizeof(SqQueue));
	q->front=q->rear=-1; 
}

构造一个空队列q,将front和rear指针均设置为初始值-1。
本算法的时间复杂度为O（1）

销毁队列

void DestroyQueue(SqQueue *&q)			
{
	free(q);//销毁队列
}

释放队列q占用的空间
本算法的时间复杂度为O（1）

判断队列是否为空

bool QueueEmpty(SqQueue *q)				//判断队列是否为空
{
	return(q->front==q->rear);
}

队列为空返回true，否则返回false。
本算法的时间复杂度为O（1）

进队列

bool enQueue(SqQueue *&q,ElemType e)	//进队
{
	if (q->rear==MaxSize-1)				//队满上溢出
		return false;					//返回假
	q->rear++;							//队尾增1
	q->data[q->rear]=e;					//rear位置插入元素e
	return true;						//返回真
}

先判断队列是否为满，如果为满则返回false，否则先将rear加1，然后将元素e放到该位置，最后返回true。
本算法的时间复杂度为O（1）

出队列

bool deQueue(SqQueue *&q,ElemType &e)	//出队
{
	if (q->front==q->rear)				//队空下溢出
		return false;
	q->front++;
	e=q->data[q->front];
	return true;
}

先判断队列是否为空，如果为空则返回false，否则先将队头指针加1，然后将该位置元素的值赋给e，最后返回true。
本算法的时间复杂度为O（1）

链队

设计链队基本运算算法四要素：
1.队空的条件：q->front ==NULL(或q->rear ==NULL);
2.队满的条件：不存在；
3.元素e进队操作：新建一个结点存放元素e（由p指向它），将结点p插入作为尾结点；
4元素出队操作：取出队首结点的data值并将其删除。

初始化队列

void InitQueue(LinkQuNode *&q)
{	
	q=(LinkQuNode *)malloc(sizeof(LinkQuNode));
	q->front=q->rear=NULL;  //将front和rear置为NULL
}

构造一个空队列（即创建一个链队结点），将front和rear置为NULL。
本算法的时间复杂度为O（1）

销毁队列

void DestroyQueue(LinkQuNode *&q)
{
	DataNode *p=q->front,*r;//p指向队头数据结点
	if (p!=NULL)			//释放数据结点占用空间
	{
		r=p->next;
		while (r!=NULL)
		{
			free(p);
			p=r;r=p->next;
		}
	}
	free(p);
	free(q);				//释放链队结点占用空间
}

从q->front结点开始，依次释放各结点内存。

本算法的时间复杂度为O（n）

判断队列是否为空

bool QueueEmpty(LinkQuNode *q)
{
	return(q->rear==NULL);
}

q->rear=0时，队列为空，判断q->rear是否为0即可。
本算法的时间复杂度为O（1）

进队列

void enQueue(LinkQuNode *&q,ElemType e)
{
	DataNode *p;
	p=(DataNode *)malloc(sizeof(DataNode));
	p->data=e;
	p->next=NULL;
	if (q->rear==NULL)		//若链队为空,则新结点是队首结点又是队尾结点
		q->front=q->rear=p;
	else
	{	
	    q->rear->next=p;	//将p结点链到队尾,并将rear指向它
		q->rear=p;
	}
}

创建一个新结点（由p指向它）存放元素e的值。如果队列为空，则将链队front和rear指针均指向p结点，否则将p插入到单链表的末尾，并让rear指针指向它。
本算法的时间复杂度为O（1）

出队列

bool deQueue(LinkQuNode *&q,ElemType &e)
{
	DataNode *t;
	if (q->rear==NULL)		//队列为空
		return false;
	t=q->front;				//t指向第一个数据结点
	if (q->front==q->rear)  //队列中只有一个结点时
		q->front=q->rear=NULL;
	else					//队列中有多个结点时
		q->front=q->front->next;
	e=t->data;
	free(t);
	return true;
}

先判断队列是否为空，如果为空则返回false，否则将首结点的值赋给e，并将其删除，如果队列中只有一个元素，则需将链队的front和rear均置为NULL，表示链队为空，最后返回true。
本算法的时间复杂度为O（1）

三、完整代码

顺序队

#include <stdio.h>
#include <malloc.h>
#define MaxSize 100
typedef char ElemType;
typedef struct 
{	
	ElemType data[MaxSize];
	int front,rear;						//队头和队尾指针
} SqQueue;
void InitQueue(SqQueue *&q)
{	q=(SqQueue *)malloc (sizeof(SqQueue));
	q->front=q->rear=-1;
}
void DestroyQueue(SqQueue *&q)			//销毁队列
{
	free(q);
}
bool QueueEmpty(SqQueue *q)				//判断队列是否为空
{
	return(q->front==q->rear);
}
bool enQueue(SqQueue *&q,ElemType e)	//进队
{	if (q->rear==MaxSize-1)				//队满上溢出
		return false;					//返回假
	q->rear++;							//队尾增1
	q->data[q->rear]=e;					//rear位置插入元素e
	return true;						//返回真
}
bool deQueue(SqQueue *&q,ElemType &e)	//出队
{	if (q->front==q->rear)				//队空下溢出
		return false;
	q->front++;
	e=q->data[q->front];
	return true;
}
int main()
{
	SqQueue *q;     //创建队列q  
	ElemType e;
	InitQueue(q);   //初始化队
	enQueue(q,'a');
	enQueue(q,'b');
	enQueue(q,'c'); //依次进队a,b,c
	deQueue(q,e);
	printf("%c\n",e);   //出队元素a 
	deQueue(q,e);
	printf("%c\n",e);  //出队元素b 
	deQueue(q,e);
	printf("%c\n",e);  //出队元素c
	DestroyQueue(q);  //销毁队 
	return 0; 
}

链队

#include <stdio.h>
#include <malloc.h>
typedef char ElemType;
typedef struct DataNode
{	
	ElemType data;
	struct DataNode *next;
} DataNode;				//链队数据结点类型
typedef struct
{	
	DataNode *front;
	DataNode *rear;
} LinkQuNode;			//链队类型
void InitQueue(LinkQuNode *&q)
{	
	q=(LinkQuNode *)malloc(sizeof(LinkQuNode));
	q->front=q->rear=NULL;
}
void DestroyQueue(LinkQuNode *&q)
{
	DataNode *p=q->front,*r;//p指向队头数据结点
	if (p!=NULL)			//释放数据结点占用空间
	{	r=p->next;
		while (r!=NULL)
		{	free(p);
			p=r;r=p->next;
		}
	}
	free(p);
	free(q);				//释放链队结点占用空间
}
bool QueueEmpty(LinkQuNode *q)
{
	return(q->rear==NULL);
}
void enQueue(LinkQuNode *&q,ElemType e)
{	DataNode *p;
	p=(DataNode *)malloc(sizeof(DataNode));
	p->data=e;
	p->next=NULL;
	if (q->rear==NULL)		//若链队为空,则新结点是队首结点又是队尾结点
		q->front=q->rear=p;
	else
	{	q->rear->next=p;	//将p结点链到队尾,并将rear指向它
		q->rear=p;
	}
}
bool deQueue(LinkQuNode *&q,ElemType &e)
{	DataNode *t;
	if (q->rear==NULL)		//队列为空
		return false;
	t=q->front;				//t指向第一个数据结点
	if (q->front==q->rear)  //队列中只有一个结点时
		q->front=q->rear=NULL;
	else					//队列中有多个结点时
		q->front=q->front->next;
	e=t->data;
	free(t);
	return true;
}
int main()
{
	LinkQuNode *q;     //创建队列q  
	ElemType e;
	InitQueue(q);   //初始化队
	enQueue(q,'a');
	enQueue(q,'b');
	enQueue(q,'c'); //依次进队a,b,c
	deQueue(q,e);
	printf("%c\n",e);   //出队元素a 
	deQueue(q,e);
	printf("%c\n",e);  //出队元素b 
	deQueue(q,e);
	printf("%c\n",e);  //出队元素c
	DestroyQueue(q);  //销毁队 
	return 0; 
}