数据结构之队列-白红宇

数据结构之队列

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发布时间：2019-05-23

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什么是队列

队列是一种特殊的线性表，特殊之处在于它只允许在表的前端（front）进行删除操作，而在表的后端（rear）进行插入操作，和栈一样，队列是一种操作受限制的线性表。进行插入操作的端称为队尾，进行删除操作的端称为队头。队列的特性总结为：先进先出。

这种特性在日常中类似于排队，先来的先进行服务！

队列的实现

我们使用链表实现队列，一个头节点和一个节点表示队列的头部和尾部。出队列和入队列的时间复杂度为 O(1)。空间复杂度为 O(n)

单向队列

队列是只允许在一端进行插入操作,在另外一段进行删除操作的线性表，队列不允许在中间部位进行操作

循环队列

为充分利用向量空间，克服"假溢出"现象的方法是：将向量空间想象为一个首尾相接的圆环，并称这种向量为循环向量。存储在其中的队列称为循环队列。循环队列是把顺序队列首尾相连，把存储队列元素的表从逻辑上看成一个环，成为循环队列。

双向队列

双端队列是一种两端都可以删除元素和追加元素的线性结构。双端队列比普通的队列更加灵活。双端队列可以用双向链表实现。

单向队列的实现方式:

节点定义

#include 
   
    #include 
    
     typedef struct Node{    // 节点的值    int val;    // 节点的在一个节点    struct Node *next;} Node;typedef struct Queue{    /* data */    // 队列的头节点    Node *head;    // 队列的尾节点    Node *tail;    // 队列的元素数量    int len;} Queue;//  初始化队列Queue *init(){    // 申请空间    Queue *q = malloc(sizeof(Queue));    // 初始化成员属性    q->head = q->tail = NULL;    q->len = 0;    return q;}

入队操作

// 元素入队列void push(Queue *q, int val){    // 申请空间    Node *node = malloc(sizeof(Node));    node->val = val;    node->next = NULL;    // 判断队列是不是为空    if (q->len == 0)    {        // 直接赋值        q->head = q->tail = node;    }    else    {        // 将元素添加至队列末尾        q->tail->next = node;        q->tail = node;    }    // 长度 + 1    q->len++;}

出队操作

// 元素出队列int pop(Queue *q){    if (q->len > 0)    {        // 获取头节点的值        Node *h = q->head;        int val = h->val;        // 没有其他元素重置为NULL        if (h->next == NULL)        {            q->head = q->tail = NULL;        }        else        {            q->head = h->next;        }        // 释放节点空间        free(h);        q->len--;        return val;    }    return 0xFFFFFF;}

其他操作

// 返回队列的长度int size(Queue *q){    if (q == NULL)    {        return -1;    }    return q->len;}void printQueue(Queue *q){    if (q != NULL)    {        Node *h = q->head;        while (h != NULL)        {            printf("%d->", h->val);            h = h->next;        }        printf("\n");    }}// 销毁队列void destory(Queue *q){    if (q != NULL)    {        // 逐个释放节点的元素        Node *h = q->tail;        while (h != NULL)        {            free(h);            h = h->next;        }        // 释放队列        free(q);    }}

测试结果

int main(){    Queue *queue = init();    push(queue, 10);    push(queue, 11);    push(queue, 12);    push(queue, 13);    push(queue, 14);    printQueue(queue);    printf("%d\n", size(queue));    printf("%d\n", pop(queue));    printf("%d\n", size(queue));    printQueue(queue);    destory(queue);    return 0;}/*10->11->12->13->14->510411->12->13->14->*/

队列的应用

从队列的特性中我们可以看到，队列主要用在先来先服务的场景中。生活中与之相关的就是 12306 的候补买票了以及一些排队的场景下，这种顺序服务的思想在一些消息队列当中也有体现。