数据结构学习5——队列

队列：先进先出的线性表，它只允许在一端(队尾)进行插入操作，在另一端（队首）进行删除操作。与栈的插入和删除都在栈顶进行不同。

这里只说队列的链式存储。国际惯例，先上源码

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<malloc.h>

//定义队列
typedef struct node{
    int data;
    struct node *next;
}Queue;
//定义对手指针和队尾指针
typedef struct pointer{
    Queue *front;//队首指针，对手指针不存放队列元素
    Queue *rear;//队尾指针，存放队尾的数据元素
}Qpointer;

//队列初始化
void QueueInit(Qpointer *qp)
{
    Queue *que;
    que=(Queue*)malloc(sizeof(Queue));
    que->next=NULL;
    //队首和队尾指向同一个内存空间，指针域为NULL
    qp->front=que;
    qp->rear=que;
}

//判断队列是否为空：为空返回1，不为空返回0
int IsEmpty(Qpointer *qp)
{
    //判断方法：对手指针和队尾指针是否相同
    if(qp->front==qp->rear)
    {
        return 1;
    }
    return 0;
}

//插入数据元素:插入成功返回1，失败返回0
int QueuePush(Qpointer *qp,int element)
{
    Queue *que;
    que=(Queue*)malloc(sizeof(Queue));
    if(que==NULL)
    {
        return 0;
    }
    que->data=element;
    que->next=NULL;
    qp->rear->next=que;//将节点插入队列尾
    qp->rear=que;//调整队尾指针
    return 0;
}

//删除数据元素：删除成功返回1，失败返回0
int QueuePop(Qpointer *qp,int *element)
{
    Queue *que;
    if(IsEmpty(qp))
    {
        return 0;
    }
    que=qp->front->next;//que指向队列头结点的下一个节点，即真正的队首
    *element=que->data;//将要出队列的元素
    qp->front->next=que->next;
    //判断队列是否就只剩下一个元素
    if(qp->rear==que)
    {
        qp->rear=qp->front;
    }
    free(que);
    return 1;
}

int main()
{
    Qpointer *qp;
    int x;
    //初始化队列
    qp=(Qpointer*)malloc(sizeof(Qpointer));
    QueueInit(qp);
    printf("input positive integers:\n");
    scanf("%d",&x);
    while(x>0)
    {
        QueuePush(qp,x);
        scanf("%d",&x);
    }
    //输出队列：队首->队尾
    Queue *p=qp->front->next;
    if(p==NULL)
        return 0;
    printf("queue element:\n");
    while(p)
    {
        printf("%d ",p->data);
        p=p->next;
    }
    printf("\n");
    //删除队列
    printf("delete queue:\n");
    while(QueuePop(qp,&x))
    {
        printf("%d ",x);
    }
    printf("\n");
    //释放内存空间
    p=qp->front;
    free(p);
    free(qp);

    return 0;
}

1.队列定义：这里除了定义队列中节点的数据结构，还专门定义了队首和队尾，方便对队列操作，这样一来，队列的操作就只需要对pointer结构体中的对手指真和队尾指针进行。

2.判断是否为空
当队首指针和队尾指针只想同一块地址时，队列为空，队列为空就是说队列中没有数据元素。注意队首front只是队列的头结点，并不代表队列的实际队首，在队列不为空时，队列的实际队首应该是头结点的下一个节点。

3.插入数据元素

插入在队尾进行，插入后，新插入的节点就成为了队尾。

4.删除数据元素

删除在队首进行，需要注意的是，当实际的队首也是队尾时，删除队列中的一个数据后队列就成为了空队列（rear=front）。最后不要忘了将删除的数据的内存空间释放掉。

5.注意点

最后释放内存时，一定要先释放掉pointer中的队首指针和队尾指针指向的内存空间，再释放掉pointer结构体指向的内存空间。

使用GDB调试，可知pointer结构体的内存模型如下：

这时初始化队列后的情况，并未插入任何数据。pointer结构体指针变量qp指向0x804b008,因为qp中有两个指针变量，所以占8个字节的内存空间，分别存放front(指向0x804b018)指针变量和rear(指向0x804b018)指针变量