数据结构代码实现之队列的链表实现（C/C++）

上班闲着无聊，一直想着要开始写博客，但又不知道写什么。最近又回顾了下数据结构的知识，那就从数据结构开始吧。

前言

关于C语言结构体的知识以及队列的特性请读者自行了解，此处不做过多解释，嘻嘻。

同时此篇文章仅仅是关于队列的链表实现。

第一步：结构体编写

我们首先分析一下队列的特征：先进先出，队尾插入，队头删除，暂时想到的就这么多。

首先，对于链表的节点结构体的内容，我们首先想到的是它有一个值，还有一个指向下

一个节点的指针（链表相关知识请读者自行了解），那么它的结构体可实现如下：

1 typedef struct Qnode{2     int data;3     struct Qnode *next;4 };

映射到图形，其是这样的结构：

接下来，要让这种节点实现队列的特性，我们可以再建立一个结构体，该结构体有一个指向队头节点的指针和一个指向队尾节点的指针，那么它的实现如下：

1 typedef struct LQueue{2     Qnode *front;3     Qnode *rear;4 };

其中，front指针指向队头，rear指针指向队尾（注意，该指针是指向Qnode类型的指针）

映射到图形，其是这样的结构：

好了，结构体编写工作到这里就完成了，下面开始下一步工作。

第二步，队列的方法分析及实现

一个队列有哪些方法呢，根据前面提到的特性，首先要有插入和删除的方法，我们可以定义插入操作为入队（书上也是这么说的），删除操作为出队，这两个操作应该是队列里最基本的。接下来，初始化队列的方法也是尤其必要的。然后，为了测试方便，还可以定义一个获取队列的长度，队列是否为空，获取队头元素值，获取队尾元素值以及打印队列所有节点数据的方法。下面是对这些方法的实现。

初始化方法：void initQueue(LQueue *q);

方法描述：将创建的队列结构（通过参数传入该方法）的队头和队尾指针都指向一个动态生成的Qnode节点，代码如下：

1 void initQueue(LQueue *q){2     q->front = q->rear = (Qnode *)malloc(sizeof(Qnode));3     q->front->next = NULL;4 }

当创建了一个队列变量，然后调用该方法时：

代码：

1     LQueue L;2     initQueue(&L);

内存空间如图：

判断队列是否为空方法：int empty(LQueue *t)；

该方法很简单，不做过多描述，代码如下：

int empty(LQueue *t){    return t->front->next == t->rear;
}

 

入队方法：void push(LQueue *t, int x);

方法描述：通过动态生成一个Qnode节点，然后将x赋值给该节点的data值，再将该节点插入到队列中，代码如下：

1 void push(LQueue *t, int x){2     Qnode *s = (Qnode *)malloc(sizeof(Qnode));3     s->data = x;4     s->next = NULL;5     t->rear->next = s;6     t->rear = s;7 }

代码解释：

　　第2行：动态生成一个Qnode节点，让指针s指向它；

　　第3行：将传入的x值赋值给生成的节点（s所指向）的data值；

　　第4行：将s所指节点的next指针置为空；

　　第5行：将队列的队尾指针的next指针指向s所指节点；

　　第6行：再将队尾指针指向s节点，完成push操作。

不懂的读者希望能自行画图帮助理解，其实图一画出来就一目了然了。

出队方法：void pop(LQueue *t)；

方法描述：使用该方法时，首先应判断队列是否为空，为空则退出，不进行出队操作。如果队列不空，则首先定义一个Qnode类型指针q，让q指向队头节点的下一个节点（因为队头节点仅作为队头，不存储值），把队头去掉的话，就是头节点啦。然后让队头节点的next指针指向q所指节点的下一个节点，再释放掉q所指节点（q所指节点即为要出队的节点），代码如下：

1 void pop(LQueue *t){2     if(empty(t)){3         cout << "LQueue is empty,can't pop.\n";4         return;5     }6     Qnode *q = t->front->next;7     t->front->next = q->next;8     free(q);9 }

代码解释：

　　第2-5行：判断队列是否为空，若为空则打印提示消息后退出，不进行出队操作；

　　第6行：定义一个指针q，使其指向队头节点的next指针所指向的节点；（前面已经解释了，其实就是指向队头节点）

　　第7行：让队头节点的next指针指向q的next指针所指向的节点；

　　第8行：释放掉q所指的节点的内存，完成出队操作；

还是那句话，画图！一步一步理解。

获取队头节点的值方法：int getFront(LQueue *t)；

该方法很简单，不做过多描述，代码如下：

1 int getFront(LQueue *t){2     return t->front->next->data;3 }

获取队尾节点的值方法：int getRear(LQueue *t)；

该方法很简单，不做过多描述，代码如下：　

1 int getRear(LQueue *t){2     return t->rear->data;3 }

获取队列长度的方法：int getSize(LQueue *t)；

方法描述：使用一个指向头结点的指针，不断遍历，每遍历一次，计数器加1，当该指针指向空时，遍历完成，返回该计数器，代码如下：

1 int getSize(LQueue *t){2     Qnode *q = t->front->next;3     int k = 0;4     while(q){5         k++;6         q = q->next;7     }8     return k;9 }

代码解释：

　　第2行：定义一个指向队头节点的指针q;

　　第3行：定义一个计数器k;

　　第4-7行：该代码为，当q不指向NULL时，k+1,然后q指向下一个节点，继续循环判断。

　　第8行：当循环结束时，返回该计数器k，即为队列的长度。

打印队列所有值方法：void printQueue(LQueue *t)；

方法描述，定义一个指向Qnode类型的指针，进行遍历，每遍历一个节点，打印该节点，然后继续遍历下一节点，代码如下：

1 void printQueue(LQueue *t){2     Qnode *q = t->front->next;3     while(q){4         cout << q->data << " ";5         q = q->next;6     }7     cout << "\n";8 }

该代码比较简单，不做过多解释。

好了，方法至此已全部完成，接下来，就可以通过main函数进行测试了。

第三步：编写main方法测试运行

完整代码如下，亲测可用，希望各位新入坑的朋友多多敲代码练习哦：

  1 #include <iostream>  2 using namespace std;  3   4 typedef struct Qnode{  5     int data;  6     struct Qnode *next;  7 };  8   9 typedef struct LQueue{ 10     Qnode *front; 11     Qnode *rear; 12 }; 13  14 void initQueue(LQueue *q){ 15     q->front = q->rear = (Qnode *)malloc(sizeof(Qnode)); 16     q->front->next = NULL; 17 } 18  19 int empty(LQueue *t){ 20     return t->front->next == t->rear; 21 } 22  23 void push(LQueue *t, int x){ 24     Qnode *s = (Qnode *)malloc(sizeof(Qnode)); 25     s->data = x; 26     s->next = NULL; 27     t->rear->next = s; 28     t->rear = s; 29 } 30  31 void pop(LQueue *t){ 32     if(empty(t)){ 33         cout << "LQueue is empty,can't pop.\n"; 34         return; 35     } 36     Qnode *q = t->front->next; 37     t->front->next = q->next; 38     free(q); 39     if(t->rear == NULL) 40         t->rear = t->front; 41 } 42  43 int getFront(LQueue *t){ 44     return t->front->next->data; 45 } 46  47 int getRear(LQueue *t){ 48     return t->rear->data; 49 } 50  51 int getSize(LQueue *t){ 52     Qnode *q = t->front->next; 53     int k = 0; 54     while(q){ 55         k++; 56         q = q->next; 57     } 58     return k; 59 } 60  61 void printQueue(LQueue *t){ 62     Qnode *q = t->front->next; 63     while(q){ 64         cout << q->data << " "; 65         q = q->next; 66     } 67     cout << "\n"; 68 } 69 int main(){ 70     LQueue L; 71     initQueue(&L); 72     cout << "Push data to Queue...\n"; 73     push(&L,2); 74     push(&L,5); 75     push(&L,4); 76     push(&L,3); 77     push(&L,6); 78     push(&L,8); 79     push(&L,10); 80     push(&L,11); 81     cout << "Push finished.\n"; 82     cout << "You have pushed such data:"; 83     printQueue(&L); 84     cout << "Pop data out of Queue...\n"; 85     pop(&L); 86     cout << "Pop finished.\n"; 87     cout << "Now the Queue have such data:"; 88     printQueue(&L); 89     cout << "Get Queue's front data:" << getFront(&L) << endl; 90     cout << "Get Queue's rear data:" << getRear(&L) << endl; 91     cout << "Get Queue's size:" << getSize(&L) << endl; 92     pop(&L); 93     pop(&L); 94     pop(&L); 95     cout << "After poped 3 times:"; 96     printQueue(&L); 97     cout << "Judge the Queue is null or not(0 means not null,others means null):" << empty(&L) << endl; 98     pop(&L); 99     pop(&L);100     pop(&L);101     pop(&L);102     cout << "After poped 4 times:";103     printQueue(&L);104     cout << "Judge the Queue is null or not(0 means not null,others means null):" << empty(&L) << endl;105 106     return 0;107 }

人生中的第一篇博客，写的不好还请海涵~~祝大家生活愉快~~

原文出处：https://www.cnblogs.com/HeZhengfa/p/HeZhengfa.html