队列相关知识及操作请参看上一章
C语言数据结构——线性表循环队列(动态数组实现方式)
一、链式队列
链式队列 ： 用链表形式实现的队列。链表结点为队列数据存储区，链表结点包括两部分数据存储区和指针存储区。
数据存储区 ：存放真实有效数据的区域。
指针存储区 ：存放下一个链表结点的地址。
注意：
1. 链式队列不存在队列已满的情况。在内存足够大的情况下，每次动态申请链表结点内存都会成功，即不会出现队列已满的情况，除非数据量超大内存不够。
2. 链式队列只存在队列为空的情况，在刚创建队列成功时队列为空，或者队列数据已全部出队，则此时队列为空。
3.在链式队列中头结点的数据域不存放有效数据，指针域存放第一个有效数据域的结点地址，头结点的作用是方便对链式队列的操作。
二、链式队列类型定义
//节点
typedef struct Node
{
int dat;//结点值
struct Node *pNext;//下一个结点
}Node, *pNode;
//Node 等效于 struct Node
//*pNode 等效于 struct Node *
//队列
typedef struct LinkQueue
{
struct Node * qFront;//队首指针
struct Node * qRear;//队尾指针
}LinkQueue, *pLinkQueue;
//LinkQueue 等效于 struct LinkQueue
//pLinkQueue 等效于 struct LinkQueue *
三、创建链式队列
-
为链式队列申请内存，即为队首指针和队尾指针申请内存。
-
为链式队列头结点申请内存，头结点不存放有效数据，方便队列的操作。
-
将队首指针和队尾指针指向头结点，即队首指针和队尾指针相等。
-
链式队列头结点指针域为空，即为NULL；头结点数据域可不管，亦可为零，作为链式队列有效的节点数，亦可作为创建队列成功标识等等，由开发者根据实际情况而定。
创建链式队列
//创建链式队列
LinkQueue * CreatLinkQueue(void)
{
pLinkQueue pHeadQueue = NULL;//链式队列指针
pNode pHeadNode = NULL;//头结点指针
//为链式队列申请内存
pHeadQueue = (LinkQueue *)malloc(sizeof(LinkQueue));
if (pHeadQueue == NULL)
{
printf("链式队列内存申请失败，程序终止......\r\n");
while (1);
}
//为链式队列头结点申请内存
pHeadNode = (Node *)malloc(sizeof(Node));
if (pHeadNode == NULL)
{
printf("链式队列头结点内存申请失败，程序终止......\r\n");
while (1);
}
pHeadQueue->qFront = pHeadNode;//队首指向头结点
pHeadQueue->qRear = pHeadNode;//队尾指向头结点
pHeadNode->pNext = NULL;//头结点无下个结点
pHeadNode->dat = 0;//头结点数据为零
printf("链式队列创建成功......\r\n");
printf("头结点:0x%08X 头结点指针:0x%08X 队首指针:0x%08X 队尾指针:0x%08X\r\n", pHeadNode, pHeadNode->pNext, pHeadQueue->qFront, pHeadQueue->qRear);
return pHeadQueue;
}
四、链式队列数据入队
-
为链式队列入队数据结点申请内存。
-
将新结点设置为最后个结点，新结点的指针域为空，数据域为入队数据。
-
更新队尾指针，将队尾指针指向新插入的结点。
如下图所示：
链式队列数据入队
//链式队列数据入队
void EnterLinkQueue(pLinkQueue queue, int value)
{
pNode newNode = NULL;//链式队列入队结点指针
//为链式队列入队结点申请内存
newNode = (Node *)malloc(sizeof(Node));
if (newNode == NULL)
{
printf("链式队列入队结点内存申请失败......\r\n");
return;
}
queue->qRear->pNext = newNode;//入队新结点为最后个结点
queue->qRear = newNode;//队尾指向入队新结点
newNode->pNext = NULL;//入队新结点无下个结点
newNode->dat = value;//入队值
printf("入队成功！入队值:%d ----> ", value);
printf("队首结点指针:0x%08X 队尾指针:0x%08X\r\n", queue->qFront, queue->qRear);
}
五、判断链式队列是否为空
当队首指针和队尾指针相等，即都指向头结点时，则表示链式队列为空，此时头结点指针域为空。
如下图所示：
链式队列为空
//判断链式队列是否为空
bool IsEmptyLinkQueue(pLinkQueue queue)
{
//队首与队尾指向同一节(首节点)点则队列为空
if (queue->qFront == queue->qRear)
return true;
else
return false;
}
六、遍历链式队列数据
- 只有在链式队列非空时才遍历队列。
- 从队首的下一个有效结点开始遍历，直到队尾结束。
- 遍历一个结点后，指向下一个结点继续遍历。
//遍历链式队列数据
void TraverseLinkQueue(pLinkQueue queue)
{
pNode queNode = NULL;//结点指针
if (IsEmptyLinkQueue(queue))
{
printf("链式队列为空，遍历失败......\r\n");
return;
}
printf("链式队列数据: ");
queNode = queue->qFront->pNext;//第一个有效结点
while (queNode != NULL)//最后一个结点结束
{
printf("%d ", queNode->dat);//结点数据
queNode = queNode->pNext;//下一个结点
}
printf("\r\n");
}
七、链式队列数据出队
-
只有在链式队列非空时出队数据才有效。
-
若只有一个有效结点时，需将队尾指针指向头结点，头结点指针域为空。
-
头结点指针指向下下个有效结点。
-
结点数据出队。
-
释放出队结点数据内存。
如下图所示：
链式队列数据出队
//链式队列数据出队
void OutLinkQueue(pLinkQueue queue, int * value)
{
pNode queNode = 0;//队列结点指针
if (IsEmptyLinkQueue(queue))
{
printf("链式队列为空，出队失败......\r\n");
*value = 0;
return;
}
if (queue->qFront->pNext == queue->qRear)//只有一个有效结点
queue->qRear = queue->qFront;//队尾指针等于队首指针
queNode = queue->qFront->pNext;//结点指针指向队首有效结点
queue->qFront->pNext = queNode->pNext;//队首结点指针指向下个结点
*value = queNode->dat;//出队结点值
free(queNode);//释放内存
printf("出队成功！出队值:%d ----> ", *value);
printf("队首结点指针:0x%08X 队尾指针:0x%08X\r\n", queue->qFront->pNext, queue->qRear);
}
八、获取链式队列长度
获取链式队列长度与遍历链式队列原理一致，从队首结点的第一个有效结点开始遍历，直到队尾结束。
//获取链式队列长度
int CountLinkQueue(pLinkQueue queue)
{
pNode queNode = NULL;//结点指针
int len = 0;
if (IsEmptyLinkQueue(queue))
{
printf("链式队列为空......\r\n");
return len;
}
queNode = queue->qFront->pNext;//第一个有效结点
while (queNode != NULL)//最后一个结点结束
{
len++;
queNode = queNode->pNext;//下一个结点
}
printf("链式队列长度: %d\r\n", len);
return len;
}
七、获取链式队列长度
//获取链式队列长度
int CountLinkQueue(pLinkQueue queue)
{
pNode queNode = NULL;//结点指针
int len = 0;
if (IsEmptyLinkQueue(queue))
{
printf("链式队列为空......\r\n");
return len;
}
queNode = queue->qFront->pNext;//第一个有效结点
while (queNode != NULL)//最后一个结点结束
{
len++;
queNode = queNode->pNext;//下一个结点
}
printf("链式队列长度: %d\r\n", len);
return len;
}
九、 代码验证演示
void main(void)
{
pLinkQueue Queue;
int delVal = 0;
Queue = CreatLinkQueue();//创建链式队列
printf("\r\n");
EnterLinkQueue(Queue, 10);//链式队列数据入队
EnterLinkQueue(Queue, 20);
EnterLinkQueue(Queue, 30);
EnterLinkQueue(Queue, 40);
EnterLinkQueue(Queue, 50);
EnterLinkQueue(Queue, 60);
CountLinkQueue(Queue);//获取链式队列长度
TraverseLinkQueue(Queue);//遍历链式队列数据
printf("\r\n");
OutLinkQueue(Queue, &delVal);//链式队列数据出队
OutLinkQueue(Queue, &delVal);
OutLinkQueue(Queue, &delVal);
OutLinkQueue(Queue, &delVal);
OutLinkQueue(Queue, &delVal);
CountLinkQueue(Queue);//获取链式队列长度
TraverseLinkQueue(Queue);//遍历链式队列数据
printf("\r\n");
while (1);
}
十、 运行结果
链式队列创建成功......
头结点:0x005D5860 头结点指针:0x00000000 队首指针:0x005D5860 队尾指针:0x005D5860
入队成功！入队值:10 ----> 队首结点指针:0x005D5860 队尾指针:0x005DB2A8
入队成功！入队值:20 ----> 队首结点指针:0x005D5860 队尾指针:0x005DB2F0
入队成功！入队值:30 ----> 队首结点指针:0x005D5860 队尾指针:0x005DB338
入队成功！入队值:40 ----> 队首结点指针:0x005D5860 队尾指针:0x005DB380
入队成功！入队值:50 ----> 队首结点指针:0x005D5860 队尾指针:0x005DB3C8
入队成功！入队值:60 ----> 队首结点指针:0x005D5860 队尾指针:0x005DB410
链式队列长度: 6
链式队列数据: 10 20 30 40 50 60
出队成功！出队值:10 ----> 队首结点指针:0x005DB2F0 队尾指针:0x005DB410
出队成功！出队值:20 ----> 队首结点指针:0x005DB338 队尾指针:0x005DB410
出队成功！出队值:30 ----> 队首结点指针:0x005DB380 队尾指针:0x005DB410
出队成功！出队值:40 ----> 队首结点指针:0x005DB3C8 队尾指针:0x005DB410
出队成功！出队值:50 ----> 队首结点指针:0x005DB410 队尾指针:0x005DB410
链式队列长度: 1
链式队列数据: 60
运行结果1
运行结果2
运行结果3
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