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单链表队列

news 2025/11/10 8:35:49

队列是计算机科学中基础且核心的数据结构，遵循 “先进先出”（FIFO, First In First Out） 原则 —— 类比日常生活中的排队：先排队的人先办事，后排队的人只能在队尾等待，队列的操作严格遵循这一逻辑，是解决 “顺序处理” 问题的关键工具。

其核心是最早入队（enqueue）的元素，必定最早出队（dequeue），中间元素无法直接访问或删除（仅允许操作队首和队尾）。

相关概念：

队首（Front）	队列中第一个元素，是出队操作的唯一入口。
队尾（Rear/Tail）	队列中最后一个元素，是入队操作的唯一入口。
入队（Enqueue）	向队尾添加新元素的操作。
出队（Dequeue）	从队首删除并返回元素的操作。
判空（IsEmpty）	检查队列是否无元素（队首 = 队尾，或长度为 0）。
判满（IsFull）	仅固定大小的队列需要（如数组实现），检查队列是否达到最大容量。
查看队首（Peek/Front）	返回队首元素但不删除（与出队的核心区别）

1.链表队列

用单链表实现链式队列。

在上面结构的插入和删除数据有两种选择：

1.头部插O(1) 尾部删O(n)

2.头部删O(1) 尾部插O(n)

发现上述的单链表的设计都打到我们的需求，需要对其进行改造:

对辅助节点进行改造，让其多一个指针域，用来指向尾结点

在上面结构的插入和删除数据有两种选择：

1.头部插O(1) 尾部删O(n)

2.头部删O(1) 尾部插O(1)

我们则使用第二个情况，使得时间复杂度为O(1)

既然我们发现辅助节点需要两个指针域，而有效节点是一个数据域一个指针域，这时辅助节点就只能单独设计了，则既然要单独设计，则可以将哪个没有的数据域不要了。

0.5结构体设计

//链式队列的有效节点的结构体设计：
typedef struct LQueue_Node
{ELEMTYPE data;//数据域LQueue_Node* next;//指针域，指向下一个有效节点
}LQueue_Node;//链式队列的辅助节点的结构体设计：
typedef struct Link_Queue
{LQueue_Node* front;//队头指针：用来指向第一个有效节点LQueue_Node* rear;//队尾指针：用来指向最后一个有效节点
}Link_Queue;

1.初始化
对于初始化我们只需将next域和rear域置空就行。

void Init_LinkQueue(Link_Queue* plist)
{assert(plist != NULL);plist->front = NULL;plist->rear = NULL;
}

1.5购买新节点

struct LQueue_Node* BuyNode(int val)
{struct LQueue_Node* p = (struct LQueue_Node*)malloc(sizeof(struct LQueue_Node));if (p == NULL)return NULL;p->next = NULL;p->data = val;return p;
}

2.入队(尾部入)

我们在讨论入队的情况的时候，有两种情况

1.队列为空，需要修改两个参数 front rear

2.队列不为空，需要修改两个参数 rear 最后一个节点的next域

bool Push(Link_Queue* plist, ELEMTYPE val)
{assert(plist != NULL);LQueue_Node* p = BuyNode(val);if (p == NULL)return false;if (Empty(plist)) {plist->front = p;plist->rear = p;p->next = NULL;}else{plist->rear->next = p;plist->rear = p;}return true;
}

3.出队(头部出)

出队有三种种情况

1.链表无节点直接return false

2.链表有一个节点 free（front），修改 rear域 front域为NULL

3.链表有多个节点 free（front），修改front域为第二个结点

bool Pop(Link_Queue* plist)
{assert(plist != NULL);if (Empty(plist))return false;LQueue_Node* q = plist->front;if (plist->front == plist->rear){free(q);q = NULL;plist->front = NULL;plist->rear = NULL;}else{plist->front = q->next;free(q);q = NULL;}return true;
}

4. 获取栈头元素值

ELEMTYPE Front(Link_Queue* plist)
{if (Empty(plist))return -1;return plist->front->data;
}

5.判空

bool Empty(Link_Queue* plist)
{assert(plist != NULL);return plist->front == NULL;
}

6.销毁

在我们遇见销毁有一个固定的步骤：
1.判断链表是否为空

2.不为空if（！empty）直接头删即出队

3.front和rear置为NULL

void Destroy(Link_Queue* plist)
{assert(plist != NULL);if (!Empty(plist)){Pop(plist);}plist->front = NULL;plist->rear = NULL;
}

7.打印

void Show(Link_Queue* plist)
{assert(plist != NULL);if (Empty(plist))return;LQueue_Node* p = plist->front;for (; p != NULL; p = p->next)printf("%d", p->data);printf("\n");
}

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http://www.dtcms.com/a/589316.html