浅谈数据结构之链队列(六)

　　前面我们讲了队列的顺序存储结构，现在我们来看看队列的链式存储结构。队列的链式存储其实就是线性表的单链表结构，只不过它是尾进头出而已，通常我们把它简称为链队列。为了操作上的方便，我们将队头指针front指向链队列的头结点，而队尾指针rear则指向终端结点。注意：当队列为空时，指针front和rear都指向头结点。

　　在这里，我们再介绍一下循环队列。循环队列是为了避免数组插入与删除数据时需要移动数据而引入的，我们一般把队列的这种头尾相接的顺序存储结构称为循环队列。对于循环队列和链队列相比较来说，循环队列使得队头和队尾在数组中循环变化，解决了移动数据时所需要的时间损耗，因此它的时间复杂度为0(1)；而链队列事先并不需要预估队列的长度，也没有存储元素个数和空间浪费的问题，所以在空间上，链队列更加灵活，方便。

　　链队列的入队操作其实就是在链表尾插入结点，而出队操作则是将头结点的后继结点出队，同时将头结点的后继改为它后面的结点；若链表除头结点外只剩下一个元素，则需将指针rear指向头结点，具体操作源程序代码如下所示：

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

#define OK 1
#define ERROR 0
#define TRUE 1
#define FALSE 0

#define MAXSIZE 20            /* 存储空间初始分配量 */

typedef int Status; 
typedef int QElemType;        /* QElemType类型根据实际情况而定，这里假设为int */

typedef struct QNode          /* 结点结构 */
{
   QElemType data;
   struct QNode *next;
}QNode,*QueuePtr;

typedef struct                /* 队列的链表结构 */
{
   QueuePtr front,rear;       /* 队头、队尾指针 */
}LinkQueue;

Status visit(QElemType c)
{
    printf("%d ",c);
    return OK;
}

/* 构造一个空队列Q */
Status InitQueue(LinkQueue *Q)
{ 
    Q->front=Q->rear=(QueuePtr)malloc(sizeof(QNode));
    if(!Q->front)
        exit(OVERFLOW);
    Q->front->next=NULL;
    return OK;
}

/* 将Q清为空队列 */
Status ClearQueue(LinkQueue *Q)
{
    QueuePtr p,q;
    Q->rear=Q->front;
    p=Q->front->next;
    Q->front->next=NULL;
    while(p)
    {
        q=p;
        p=p->next;
        free(q);
    }
    return OK;
}

/* 求队列的长度 */
int QueueLength(LinkQueue Q)
{ 
    int i=0;
    QueuePtr p;
    p=Q.front;
    while(Q.rear!=p)
    {
        i++;
        p=p->next;
    }
    return i;
}

/* 若队列不空,则用e返回Q的队头元素,并返回OK,否则返回ERROR */
Status GetHead(LinkQueue Q,QElemType *e)
{ 
    QueuePtr p;
    if(Q.front==Q.rear)
        return ERROR;
    p=Q.front->next;
    *e=p->data;
    return OK;
}


/* 插入元素e为Q的新的队尾元素 */
Status EnQueue(LinkQueue *Q,QElemType e)
{ 
    QueuePtr s=(QueuePtr)malloc(sizeof(QNode));
    if(!s)                        /* 存储分配失败 */
        exit(OVERFLOW);
    s->data=e;
    s->next=NULL;
    Q->rear->next=s;              /* 把拥有元素e的新结点s赋值给原队尾结点的后继 */
    Q->rear=s;                    /* 把当前的s设置为队尾结点，rear指向s */
    return OK;
}

/* 若队列不空,删除Q的队头元素,用e返回其值,并返回OK,否则返回ERROR */
Status DeQueue(LinkQueue *Q,QElemType *e)
{
    QueuePtr p;
    if(Q->front==Q->rear)
        return ERROR;
    p=Q->front->next;             /* 将欲删除的队头结点暂存给p */
    *e=p->data;                   /* 将欲删除的队头结点的值赋值给e */
    Q->front->next=p->next;       /* 将原队头结点的后继p->next赋值给头结点后继 */
    if(Q->rear==p)                /* 若队头就是队尾，则删除后将rear指向头结点 */
        Q->rear=Q->front;
    free(p);
    return OK;
}

/* 从队头到队尾依次对队列Q中每个元素输出 */
Status QueueTraverse(LinkQueue Q)
{
    QueuePtr p;
    p=Q.front->next;
    while(p)
    {
        visit(p->data);
        p=p->next;
    }
    printf("
");
    return OK;
}

int main()
{
    int i;
    QElemType e;
    LinkQueue q;
    
    i=InitQueue(&q);
    printf("1.初始化后队列后,队列的长度：Q.length=%d
",QueueLength(q));
    
    EnQueue(&q,-5);
    EnQueue(&q,3);
    EnQueue(&q,8);
    EnQueue(&q,10);
    EnQueue(&q,16);
    EnQueue(&q,36);
    printf("2.插入6个元素后,队列的长度：Q.length=%d
",QueueLength(q));
    printf("3.队列的元素输出依次为：");
    QueueTraverse(q);
    
    i=GetHead(q,&e);
    if(i==OK)
         printf("4.此时队列的队头元素是：%d
",e);
         
    DeQueue(&q,&e);
    i=GetHead(q,&e);
    if(i==OK)
        printf("5.删除队列的队头元素后,新的队头元素是：%d
",e);
        
    DeQueue(&q,&e);
    printf("6.继续删除队头元素后,队列的长度：Q.length=%d
",QueueLength(q));
    printf("7.队列的元素输出依次为：");
    QueueTraverse(q);
        
    ClearQueue(&q);
    printf("8.清空队列后,q.front=%u q.rear=%u q.front->next=%u
",q.front,q.rear,q.front->next);
    
    return 0;
}