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编程问答

数据结构——链式队列解析（C语言版）

發(fā)布時(shí)間：2023/12/10 编程问答 25 豆豆

生活随笔收集整理的這篇文章主要介紹了数据结构——链式队列解析（C语言版）小編覺得挺不錯(cuò)的,現(xiàn)在分享給大家,幫大家做個(gè)參考.

摘自：數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)學(xué)習(xí)——鏈?zhǔn)疥?duì)列解析（C語言版）
作者：正弦定理
發(fā)布時(shí)間：2020-11-26 21:07:08
網(wǎng)址：https://blog.csdn.net/chinesekobe/article/details/110203428

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)——鏈隊(duì)列解析過程和簡單代碼實(shí)現(xiàn)：

一、簡單概念：
- 動圖展示：
- - (1)入隊(duì)：
  - (2)出隊(duì)：
二、順序隊(duì)列：
- 思路
- 步奏：
- - （1）入隊(duì)操作：
  - （2）出隊(duì)操作：
- 簡單實(shí)現(xiàn)代碼：
三、鏈?zhǔn)疥?duì)列
- （1）聲明
- （2）入隊(duì)操作：
- （3）出隊(duì)操作：
- （4）檢查隊(duì)列是否為空：
- 全部代碼：

一、簡單概念：

隊(duì)列，又稱為佇列（queue），是先進(jìn)先出（FIFO,First-In-First-Out）的線性表。在具體應(yīng)用中通常用鏈表或者數(shù)組來實(shí)現(xiàn)。隊(duì)列只允許在后端（稱為rear）進(jìn)行插入操作，在前端（稱為front）進(jìn)行刪除操作

隊(duì)列的操作方式和堆棧類似，唯一的區(qū)別在于隊(duì)列只允許新數(shù)據(jù)在后端進(jìn)行添加

與棧（stack）不同的是，隊(duì)列是FIFO（First In First Out，先進(jìn)先出），進(jìn)入隊(duì)列的一端叫尾部（rear），出隊(duì)列的一端叫頭部（front）。隊(duì)列的主要操作也有兩個(gè)：入隊(duì)（offer）、出隊(duì)（poll）

動圖展示：

(1)入隊(duì)：

從圖中可以看到，A、B、C三個(gè)元素都是從隊(duì)尾（rear）進(jìn)入，就像現(xiàn)實(shí)生活中的排隊(duì)，先來的就排在前面

(2)出隊(duì)：

從圖中可以看出，出隊(duì)的順序是A->B->C，也就是入隊(duì)的順序，即說明了隊(duì)列是遵循FIFO的。隊(duì)列的引用也十分廣泛，鎖的實(shí)現(xiàn)、生產(chǎn)者-消費(fèi)者模型等都離不開隊(duì)列

隊(duì)列也有兩種實(shí)現(xiàn)方式：順序隊(duì)列、鏈?zhǔn)疥?duì)列

二、順序隊(duì)列：

思路

在順序隊(duì)列中，通常讓隊(duì)尾指針rear指向剛進(jìn)隊(duì)的元素的位置，讓隊(duì)首指針 front 指向剛出隊(duì)的元素的位置。因此，元素進(jìn)隊(duì)的時(shí)候rear指針要向后移動，元素出隊(duì)的時(shí)候front指針也要向后移動。這樣經(jīng)過一系列的操作后，兩個(gè)指針最終會到達(dá)數(shù)組的末端處，雖然隊(duì)中已沒有了元素，但是仍然無法插入元素，這就是所謂的“假溢出”。

為了解決假溢出的問題，可以將數(shù)組弄成一個(gè)環(huán)狀，讓 rear 和 front 指針沿著環(huán)走，這樣就不會出現(xiàn)無法繼續(xù)走下去的情況，這樣就產(chǎn)生了循環(huán)隊(duì)列，如下圖所示 :

隊(duì)空狀態(tài) ：qu.rear == qu.front
隊(duì)滿狀態(tài) ： (qu.rear + 1) % Maxsize == qu.front
元素的進(jìn)隊(duì)操作：qu.rear = (qu.rear + 1) % Maxsize ; qu.data[qu.rear] = x ;
元素的出隊(duì)操作：qu.front = (qu.front + 1) % Maxsize ; x = qu.data[qu.front] ;

本次思路中 元素入隊(duì)時(shí)先移動指針，后存入元素；元素出隊(duì)時(shí)也是先移動指針，后元素出隊(duì)

步奏：

（1）入隊(duì)操作：

int inQueue(Squeue &qu,int x) {//判斷隊(duì)列是否已滿，若滿則無法入隊(duì)if((qu.rear + 1) % Maxsize == qu.front){return 0;}//隊(duì)列沒有滿，則先移動指針，在插入元素qu.rear = (qu.rear + 1) % Maxsize;qu.data[qu.rear] = x;return 1; }

（2）出隊(duì)操作：

int deQueue(Squeue &qu,int &x) {//若隊(duì)列已空，則無法取出元素if(qu.front == qu.rear){return 0;}//否則先移動指針，再將元素取出qu.front = (qu.front + 1) % Maxsize;x = qu.data[qu.front];return 1; }

簡單實(shí)現(xiàn)代碼：

//順序隊(duì)列 #include <stdio.h> #include <stdlib.h> #define Maxsize 20//定義隊(duì)列的結(jié)構(gòu)體 typedef struct Squeue{int data[Maxsize];int front;int rear; }Squeue; //初始化隊(duì)列 void InitQueue(Squeue &qu) {qu.front = qu.rear = 0; }//判斷隊(duì)列是否為空 int isQueueEmpty(Squeue qu) {if(qu.front == qu.rear){return 1;}else{return 0;} }//元素入隊(duì)操作 int inQueue(Squeue &qu,int x) {//若隊(duì)滿則無法入隊(duì) if((qu.rear + 1) % Maxsize == qu.front){return 0;}qu.rear = (qu.rear + 1) % Maxsize;qu.data[qu.rear] = x;return 1; }//元素出隊(duì)操作 int deQueue(Squeue &qu,int &x) {//若隊(duì)空則無法出隊(duì) if(qu.front == qu.rear){return 0;}qu.front = (qu.front + 1) % Maxsize;x = qu.data[qu.front];return 1; }int main() {Squeue q;int i , n , x , a;InitQueue(q);scanf("%d",&n);for(i = 0;i < n;i++){scanf("%d",&a);inQueue(q,a);}//當(dāng)隊(duì)列非空時(shí)，輸出隊(duì)列中所有數(shù)據(jù) while(!isQueueEmpty(q)){deQueue(q,x);printf("%d ",x);}return 0; }

三、鏈?zhǔn)疥?duì)列

以模擬患者在醫(yī)院等待就診的情況為例子實(shí)現(xiàn)鏈?zhǔn)疥?duì)列：

患者到達(dá)診室，將病歷交給護(hù)士，排到等待隊(duì)列中候診
護(hù)士從等待隊(duì)列中取出下一位患者的病歷，該患者進(jìn)入診室就診
功能如下：

1）排隊(duì)：輸入排隊(duì)患者的病歷號（隨機(jī)產(chǎn)生），加入到就診患者排隊(duì)隊(duì)列中
2）就診：患者隊(duì)列中最前面的病人就診，并將其從隊(duì)列中刪除
3）查看：從隊(duì)首到隊(duì)尾列出所有排隊(duì)患者的病歷號
4）下班：退出運(yùn)行

（1）聲明

（2）入隊(duì)操作：

// 創(chuàng)建鏈表，存放數(shù)據(jù) Node *Create_Link(ElementType data) {Node * new = (Node *)malloc(sizeof(Node)); // 開辟空間存數(shù)據(jù) if(new == NULL){printf("開辟空間失敗\n");}new ->data = data; // 存放隊(duì)列數(shù)據(jù)new ->next = NULL; // 讓尾巴指向NULLreturn new; // 返回節(jié)點(diǎn)指針 }// 判斷隊(duì)列是否為空 bool QueueEmpty(Queue q) {if (q->head == NULL)return true; // 隊(duì)列為空return false; }// 入隊(duì) Queue * Push(Queue sum,ElementType data) {Node *LinkHead = Create_Link(data); // 接收鏈表空間節(jié)點(diǎn)指針Queue p = sum;if(QueueEmpty(p) == true){p->head = p->wei= LinkHead; // 第一次賦值會進(jìn)入 return p; // 返回值指向隊(duì)列的頭指針}else{p->wei->next = LinkHead; // 讓隊(duì)尾next指針指向這個(gè)空間 p->wei = LinkHead; // 隊(duì)尾指針存入這個(gè)空間 }p->size++; // 計(jì)算隊(duì)伍長度 }

（3）出隊(duì)操作：

// 出隊(duì) ElementType Pop(Queue q) {ElementType count; // 取隊(duì)列數(shù)據(jù) Node *Link; if(QueueEmpty(q) == true){printf("數(shù)據(jù)已經(jīng)從隊(duì)列出完\n");q->wei = NULL;return -1;}Link = q->head; // 讓隊(duì)列頭給鏈表指針 count = Link->data; // 鏈表頭指針取出數(shù)據(jù) q->head = Link->next; // 讓隊(duì)列頭指針移到鏈表頭指針下一個(gè)節(jié)點(diǎn)位置，并指向它 free(Link); // 釋放已經(jīng)出隊(duì)的鏈表節(jié)點(diǎn) return count; // 返回取出的數(shù)據(jù) }

（4）檢查隊(duì)列是否為空：

// 判斷隊(duì)列是否為空 bool QueueEmpty(Queue q) {if (q->head == NULL)return true; // 隊(duì)列為空return false; }

全部代碼：

#include<stdio.h> #include<stdlib.h> #include<stdbool.h>typedef int ElementType;typedef struct Node{ElementType data; // 存放數(shù)據(jù) struct Node *next; // 鏈表指針 }Node;typedef struct SeqQueue{Node *head; // 隊(duì)列頭部 Node *wei; // 隊(duì)列尾巴 ElementType size; // 計(jì)算隊(duì)列長度 }Seq; typedef struct SeqQueue* Queue;// 初始化隊(duì)列 void Init_SeqQueue(Queue q) {q->head = NULL;q->wei = NULL;q->size = 0; }// 創(chuàng)建鏈表，存放數(shù)據(jù) Node *Create_Link(ElementType data) {Node * new = (Node *)malloc(sizeof(Node)); // 開辟空間存數(shù)據(jù) if(new == NULL){printf("開辟空間失敗\n");}new ->data = data; // 存放隊(duì)列數(shù)據(jù)new ->next = NULL; // 讓尾巴指向NULLreturn new; // 返回節(jié)點(diǎn)指針 }// 判斷隊(duì)列是否為空 bool QueueEmpty(Queue q) {if (q->head == NULL)return true; // 隊(duì)列為空return false; }// 入隊(duì) Queue Push(Queue sum,ElementType data) {Node *LinkHead = Create_Link(data); // 接收鏈表空間節(jié)點(diǎn)指針Queue p = sum;if(QueueEmpty(p) == true){p->head = p->wei= LinkHead; // 第一次賦值會進(jìn)入 return p; // 返回值指向隊(duì)列的頭指針}else{p->wei->next = LinkHead; // 讓隊(duì)尾next指針指向這個(gè)空間 p->wei = LinkHead; // 隊(duì)尾指針存入這個(gè)空間 }p->size++; // 計(jì)算隊(duì)伍長度 }// 出隊(duì) ElementType Pop(Queue q) {ElementType count; // 取隊(duì)列數(shù)據(jù) Node *Link; if(QueueEmpty(q) == true){printf("數(shù)據(jù)已經(jīng)從隊(duì)列出完\n");q->wei = NULL;return -1;}Link = q->head; // 讓隊(duì)列頭給鏈表指針 count = Link->data; // 鏈表頭指針取出數(shù)據(jù) q->head = Link->next; // 讓隊(duì)列頭指針移到鏈表頭指針下一個(gè)節(jié)點(diǎn)位置，并指向它 free(Link); // 釋放已經(jīng)出隊(duì)的鏈表節(jié)點(diǎn) return count; // 返回取出的數(shù)據(jù) }// 初始化菜單 void Init_Memu() {printf("***********************************\n");printf("* 1.入隊(duì) *\n");printf("* 2.出隊(duì) *\n");printf("* 3.取隊(duì)頭元素 *\n");printf("* 4.查看隊(duì)列是否為空 *\n");printf("* 5.插入隊(duì)列(排隊(duì)) *\n");printf("* 6.就診 *\n");printf("* 7.查看 *\n");printf("* 8.下班 *\n");printf("***********************************\n");}//功能選擇函數(shù) ElementType Choose_GN() {int flag;scanf("%d",&flag);return flag; }// 主函數(shù) int main() {Seq S_Queue; // 創(chuàng)建隊(duì)列結(jié)構(gòu)體對象 Init_SeqQueue(&S_Queue); // 初始化隊(duì)列 Queue q = NULL; int temp;int num=0;while(1){Init_Memu();printf("請選擇你的需求:\n"); temp = Choose_GN();Node* p = NULL;switch(temp){// 入隊(duì) case 1:{ElementType num;while(1){printf("請輸入你要進(jìn)隊(duì)列的數(shù)據(jù)(輸入0時(shí)結(jié)束輸入):\n"); scanf("%d",&num);if( num == 0){break;}q = Push(&S_Queue,num); // 接受隊(duì)頭指針head }}break;// 出隊(duì) case 2:{int flag;while(1){flag = Pop(&S_Queue);if(flag == -1){printf("出隊(duì)列完畢\n"); break;}else{printf("出隊(duì)數(shù)據(jù)為: %d\n",flag);}}}break;// 取隊(duì)頭元素 case 3:{ElementType sum;p = q->head; // 取出隊(duì)頭指針 if( p == NULL){printf("隊(duì)伍已經(jīng)出隊(duì)，沒有數(shù)據(jù)\n");break;} sum = p->data; // 隊(duì)頭指針取值 printf("隊(duì)列頭數(shù)據(jù)為: %d \n",sum);} break;// 查看隊(duì)列是否為空 case 4:{if(QueueEmpty(q) == true){printf("隊(duì)伍為空\n");}else{printf("隊(duì)伍還有數(shù)據(jù),不為空\n"); }}break;// 插入隊(duì)列元素 case 5:{int s;printf("請輸入你要添加到就診隊(duì)伍的病歷號:\n");scanf("%d",&s);q = Push(q,s); // 把輸入的數(shù)據(jù)插入隊(duì)列中 printf("添加成功！\n"); } break;// 就診 case 6:{ElementType count1;Node *Link1;Link1 = q->head; // 取隊(duì)頭指針 count1 = Link1->data; // 隊(duì)頭指針指向內(nèi)容取值 q->head = Link1->next; // 讓隊(duì)頭指針移到下一個(gè)節(jié)點(diǎn) free(Link1); // 釋放剛才那個(gè)頭節(jié)點(diǎn)printf("第%d 個(gè)患者開始就診，病歷號為: %d\n",++num,count1);if(QueueEmpty(q) == true) // 判斷隊(duì)伍是否還有人 {printf("病人已經(jīng)全部就診完畢\n");break; }}break;// 查看（相當(dāng)于出隊(duì)） case 7:{int flag1;int i=0; while(1){flag1 = Pop(&S_Queue);if(flag1 == -1){printf("查看完畢完畢\n"); break;}else{printf("第%d 個(gè)患者病歷號為: %d\n",++i,flag1);}} }break;// 下班 case 8:printf("工作結(jié)束,打卡下班\n");exit(-1); // 結(jié)束進(jìn)程 default:printf("選擇功能錯(cuò)誤，請重新選擇！！！！\n");break;}}return 0; }

學(xué)習(xí)筆記，歡迎交流，共同進(jìn)步

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的数据结构——链式队列解析（C语言版）的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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