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文章目录
- 🌾前言
- 🎬队列
- 🔍1.队列的结构框架
- 🔍2.队列的初始化
- 👑为什么初始化不使用二级指针
- 🔍3.队列的释放
- 🔍4.队列的插入数据
- 🔍5.队列的删除数据
- 🔍6.队列取队头数据
- 🔍7.队列取队尾数据
- 🔍8.返回队列数据的个数
- 🔍9.判断队列是否为空
- 🚀Queue.h代码
- 🛸Queue.c代码
- 🛳Test.c代码
- 🧋代码效果展示
- 1.🖋题目描述
- 💡逻辑分析
- 🎥代码实现
- 2.🖋题目描述
- 💡逻辑分析
- 🎥代码实现
🌾前言
友友们，上期阿博给大家介绍了栈的实现，今天阿博给大家介绍一种新的数据结构:队列.
队列：只允许在一端进行插入数据操作，在另一端进行删除数据操作的特殊线性表，队列具有先进先出FIFO(First In First Out)的性质。
入队列：进行插入操作的一端称为队尾。
出队列：进行删除操作的一端称为队头。
队列也可以使用数组和链表的结构实现，使用链表的结构实现更优一些，因为如果使用数组的结构，出队列在数组头上出数据，效率会比较低.
🎬队列
🔍1.队列的结构框架
typedef int QDataType;
typedef struct QueueNode
{struct QueueNode* next;QDataType data;
}QNode;
typedef struct Queue
{QNode* phead;QNode* ptail;int size;
}Queue;
⛳⛳友友们注意，这两个结构体不能合并到一起，因为它们所代表的意义不一样，第一个结构体是每一个结点的结构，第二个结构体代表的是这个队列的结构，它表示的是队列整体.
🔍2.队列的初始化
void QueueInit(Queue* pq)
{assert(pq);pq->phead = pq->ptail = NULL;pq->size = 0;
}
👑为什么初始化不使用二级指针
⛳⛳这里有可能友友们会有疑问，我们初始化不是要改变phead指针和ptail指针，它们两个都是结构体指针，我们要改变它们，为什么不用二级指针呢？这里友友们注意了，phead指针和ptail指针又在一个新的结构体Queue里面放着，它们就属于这个结构体里面的成员，我们要改变它，只需要传这个新结构体的地址就可以访问并改变它们了.
这里阿博给友友们总结几种不用二级指针的方法：
⭐1.我们在函数外部定义一个同类型的指针，通过返回值的方式接收，这本质上是一个值拷贝（赋值）
⭐2.带哨兵位的头结点，它的本质是改变结构体里面的next指针，next指针属于结构体的成员，所以我们只需要传结构体的指针就可以访问到它了.
⭐3.把结构体指针重新放在一个结构体里面，这样它就属于这个结构体的成员了，我们只需要传这个结构体的地址就可以改变结构体指针了.
🔍3.队列的释放
1.保存下一结点的地址迭代释放
void QueueDestroy(Queue* pq)
{assert(pq);QNode* cur = pq->phead;while (cur){QNode* next = cur->next;free(cur);cur = next;}pq->phead = pq->ptail = NULL;pq->size = 0;
}
2.保存当前结点的地址迭代释放
void QueueDestroy(Queue* pq)
{assert(pq);QNode* cur = pq->phead;while (cur){QNode* del = cur;cur = cur->next;free(del);}pq->phead = pq->ptail = NULL;pq->size = 0;
}
🚩🚩友友们，这里要注意两个点：⭐1.如果保存当前结点的地址的话，我们就需要先让cur=cur->next往后迭代，然后在释放保留的那个地址，如果先释放的话，那么cur=cur->next这一步就会报错，此时cur已经被释放了，我们还在使用，它就是一个
野指针.⭐2.如果保留下一结点地址的话，我们就需要先释放当前结点，在让cur=next往后进行迭代，如果我们先往后迭代的话，此时cur=next已经指向下一结点了，我们在把它释放，这样就会导致上一个结点没有释放和下次再使用cur就是野指针.🌈🌈
🔍4.队列的插入数据
void QueuePush(Queue* pq, QDataType x)
{assert(pq);QNode* newnode = (QNode*)malloc(sizeof(QNode));if (newnode == NULL){perror("malloc fail");return;}newnode->data = x;newnode->next = NULL;if (pq->phead == NULL){assert(pq->ptail == NULL);pq->phead = pq->ptail = newnode;}else{pq->ptail->next = newnode;pq->ptail = newnode;}pq->size++;
}
⛳⛳友友们注意，就算这里是首次插入数据，我们也不需要
二级指针，因为phead和ptail指针都在结构体里面放着，所以我们传这个结构体的指针就可以改变它们.
🔍5.队列的删除数据
❌错误案例
void QueuePop(Queue* pq)
{assert(pq);QNode* next = pq->phead->next;free(pq->phead);pq->phead = next;pq->size--;
}
✔代码纠正
void QueuePop(Queue* pq)
{assert(pq);assert(!QueueEmpty(pq));//1个结点if (pq->phead->next == NULL){free(pq->phead);pq->phead =pq->ptail= NULL; //不能对同一动态开辟出来的空间进行多次free释放，这里我们释放完pq->phead之后，pq->ptail也已经被释放了，所以我们主要的目的就是把pq->phead和pq->ptail都置空}//多个结点else{QNode* next = pq->phead->next;free(pq->phead);pq->phead = next;}pq->size--;
}
⛳⛳友友们注意，pq->phead和pq->ptail指向相同的结点，free(pq->phead)之后就已经把这块内存空间释放了，此时我们就不能再free(pq->ptail)了，因为动态开辟出来的空间不能进行多次free释放.
🔍6.队列取队头数据
QDataType QueueFront(Queue* pq)
{assert(pq);assert(!QueueEmpty(pq));return pq->phead->data;
}
这里我们需要断言队列不能为空，如果为空，pq->phead就是空指针，这时pq->phead->data就是对空指针的解引用，程序就会报错.
🔍7.队列取队尾数据
QDataType QueueBack(Queue* pq)
{assert(pq);assert(!QueueEmpty(pq));return pq->ptail->data;
}
🔍8.返回队列数据的个数
int QueueSize(Queue* pq)
{assert(pq);return pq->size;
}
🔍9.判断队列是否为空
bool QueueEmpty(Queue* pq)
{assert(pq);return pq->phead == NULL&& pq->ptail == NULL;
}
🚀Queue.h代码
#pragma once
#include<stdlib.h>
#include<assert.h>
#include<stdbool.h>typedef int QDataType;
typedef struct QueueNode
{struct QueueNode* next;QDataType data;
}QNode;
typedef struct Queue
{QNode* phead;QNode* ptail;int size;
}Queue;
void QueueInit(Queue*pq);
void QueueDestroy(Queue* pq);
void QueuePush(Queue* pq, QDataType x);
void QueuePop(Queue* pq);
QDataType QueueFront(Queue* pq);
QDataType QueueBack(Queue* pq);
int QueueSize(Queue* pq);
bool QueueEmpty(Queue* pq);
🛸Queue.c代码
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include"Queue.h"
void QueueInit(Queue* pq)
{assert(pq);pq->phead = pq->ptail = NULL;pq->size = 0;
}
void QueueDestroy(Queue* pq)
{assert(pq);QNode* cur = pq->phead;while (cur){QNode* next = cur->next;free(cur);cur = next;/*QNode* del = cur;cur = cur->next;free(del);*/}pq->phead = pq->ptail = NULL;pq->size = 0;
}
void QueuePush(Queue* pq, QDataType x)
{assert(pq);QNode* newnode = (QNode*)malloc(sizeof(QNode));if (newnode == NULL){perror("malloc fail");return;}newnode->data = x;newnode->next = NULL;if (pq->phead == NULL){assert(pq->ptail == NULL);pq->phead = pq->ptail = newnode;}else{pq->ptail->next = newnode;pq->ptail = newnode;}pq->size++;
}
void QueuePop(Queue* pq)
{assert(pq);assert(!QueueEmpty(pq));//1个结点if (pq->phead->next == NULL){free(pq->phead);pq->phead = pq->ptail=NULL; //不能对同一动态开辟出来的空间进行多次free释放，这里我们释放完pq->phead之后，pq->ptail也已经被释放了，所以我们主要的目的就是把pq->phead和pq->ptail都置空}//多个结点else{QNode* next = pq->phead->next;free(pq->phead);pq->phead = next;}pq->size--;
}
QDataType QueueFront(Queue* pq)
{assert(pq);assert(!QueueEmpty(pq));return pq->phead->data;
}
QDataType QueueBack(Queue* pq)
{assert(pq);assert(!QueueEmpty(pq));return pq->ptail->data;
}
int QueueSize(Queue* pq)
{assert(pq);return pq->size;
}
bool QueueEmpty(Queue* pq)
{assert(pq);return pq->phead == NULL&& pq->ptail == NULL;
}
🛳Test.c代码
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include"Queue.h"
#include<stdio.h>
TestQueue()
{Queue q;QueueInit(&q);QueuePush(&q, 1);QueuePush(&q, 2);QueuePush(&q, 3);QueuePush(&q, 4);while (!QueueEmpty(&q)){printf("%d ", QueueFront(&q));QueuePop(&q);}QueueDestroy(&q);return 0;
}
int main()
{TestQueue();return 0;
}
🧋代码效果展示
1.🖋题目描述
💡逻辑分析
友友们，通过这里也可以看出我们的入栈顺序是1,2,3,我们的出栈顺序也是1,2,3.
🎥代码实现
typedef int STDataType;
typedef struct Stack
{STDataType* a;int top; //top指向栈顶的位置int capacity;
}ST;void STInit(ST* pst);
void STDestroy(ST* pst);
void STPush(ST* pst,STDataType x);
STDataType STTop(ST* pst);
void STPop(ST* pst);
bool STEmpty(ST* pst);
int STSize(ST* pst);void STInit(ST* pst)
{assert(pst);pst->a = NULL;pst->top = 0; //如果我们初始化为0，top就指向栈顶元素的下一个位置，初始化为-1，top就是指向栈顶元素.pst->capacity = 0;
}
void STDestroy(ST* pst)
{assert(pst);free(pst->a);pst->a = NULL;pst->capacity = pst->top = 0;
}
void STPush(ST* pst, STDataType x)
{assert(pst);if (pst->top == pst->capacity){int newcapacity= pst->capacity==0 ? 4 : pst->capacity * 2 ;STDataType* tmp = (STDataType*)realloc(pst->a,newcapacity * sizeof(STDataType));if (tmp == NULL){perror("realloc fail");return;}pst->a = tmp;pst->capacity = newcapacity;} pst->a[pst->top] = x;pst->top++;
}
STDataType STTop(ST* pst)
{assert(pst);assert(!STEmpty(pst));return pst->a[pst->top - 1];
}
bool STEmpty(ST* pst)
{assert(pst);return pst->top == 0;
}
void STPop(ST* pst)
{assert(pst);assert(!STEmpty(pst));pst->top--;
}
int STSize(ST* pst)
{assert(pst);return pst->top;
}typedef struct {ST pushst;ST popst;
} MyQueue;MyQueue* myQueueCreate() {MyQueue*obj=(MyQueue*)malloc(sizeof(MyQueue));if(obj==NULL){perror("malloc fail");return;}STInit(&obj->pushst);STInit(&obj->popst);return obj;
}void myQueuePush(MyQueue* obj, int x) {STPush(&obj->pushst,x);
}int myQueuePop(MyQueue* obj) {int front=myQueuePeek(obj);STPop(&obj->popst);return front;
}int myQueuePeek(MyQueue* obj) {if(STEmpty(&obj->popst)){while(!STEmpty(&obj->pushst)){STPush(&obj->popst,STTop(&obj->pushst));STPop(&obj->pushst);}}return STTop(&obj->popst);
}bool myQueueEmpty(MyQueue* obj) {
return (STEmpty(&obj->pushst))&&(STEmpty(&obj->popst));
}void myQueueFree(MyQueue* obj) {STDestroy(&obj->popst);STDestroy(&obj->pushst);free(obj);
}
2.🖋题目描述
💡逻辑分析
🎥代码实现
typedef int QDataType;
typedef struct QueueNode
{struct QueueNode* next;QDataType data;
}QNode;
typedef struct Queue
{QNode* phead;QNode* ptail;int size;
}Queue;
void QueueInit(Queue*pq);
void QueueDestroy(Queue* pq);
void QueuePush(Queue* pq, QDataType x);
void QueuePop(Queue* pq);
QDataType QueueFront(Queue* pq);
QDataType QueueBack(Queue* pq);
int QueueSize(Queue* pq);
bool QueueEmpty(Queue* pq);
void QueueInit(Queue* pq)
{assert(pq);pq->phead = pq->ptail = NULL;pq->size = 0;
}
void QueueDestroy(Queue* pq)
{assert(pq);QNode* cur = pq->phead;while (cur){QNode* next = cur->next;free(cur);cur = next;/*QNode* del = cur;cur = cur->next;free(del);*/}pq->phead = pq->ptail = NULL;pq->size = 0;
}
void QueuePush(Queue* pq, QDataType x)
{assert(pq);QNode* newnode = (QNode*)malloc(sizeof(QNode));if (newnode == NULL){perror("malloc fail");return;}newnode->data = x;newnode->next = NULL;if (pq->phead == NULL){assert(pq->ptail == NULL);pq->phead = pq->ptail = newnode;}else{pq->ptail->next = newnode;pq->ptail = newnode;}pq->size++;
}
void QueuePop(Queue* pq)
{assert(pq);assert(!QueueEmpty(pq));//1个结点if (pq->phead->next == NULL){free(pq->phead);pq->phead =pq->ptail= NULL; //不能对同一动态开辟出来的空间进行多次free释放，这里我们释放完pq->phead之后，pq->ptail也已经被释放了，所以我们主要的目的就是把pq->phead和pq->ptail都置空}//多个结点else{QNode* next = pq->phead->next;free(pq->phead);pq->phead = next;}pq->size--;
}
QDataType QueueFront(Queue* pq)
{assert(pq);assert(!QueueEmpty(pq));return pq->phead->data;
}
QDataType QueueBack(Queue* pq)
{assert(pq);assert(!QueueEmpty(pq));return pq->ptail->data;
}
int QueueSize(Queue* pq)
{assert(pq);return pq->size;
}
bool QueueEmpty(Queue* pq)
{assert(pq);return pq->phead == NULL&& pq->ptail == NULL;
}typedef struct {Queue p;Queue q;
} MyStack;MyStack* myStackCreate() {MyStack*obj=(MyStack*)malloc(sizeof(MyStack));if(obj==NULL){perror("malloc fail");return;}QueueInit(&obj->p);QueueInit(&obj->q);return obj;
}void myStackPush(MyStack* obj, int x) {if(!QueueEmpty(&obj->q)){QueuePush(&obj->q,x);}else{QueuePush(&obj->p,x);}
}int myStackPop(MyStack* obj) {Queue* NoFull=&obj->p;Queue* Full=&obj->q;if(QueueEmpty(&obj->p)){Full=&obj->p;NoFull=&obj->q;}while(QueueSize(NoFull)>1){QueuePush(Full,QueueFront(NoFull));QueuePop(NoFull);}int top=QueueBack(NoFull);QueuePop(NoFull);return top;
}int myStackTop(MyStack* obj) {if(!QueueEmpty(&obj->p)){return QueueBack(&obj->p);}else{return QueueBack(&obj->q);}
}bool myStackEmpty(MyStack* obj) {
return QueueEmpty(&obj->p)&&QueueEmpty(&obj->q);
}void myStackFree(MyStack* obj) {QueueDestroy(&obj->p);QueueDestroy(&obj->q);free(obj);
}
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