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：

 typedef struct Qnode{
     int data;
     struct Qnode *next;
 };

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：

 typedef struct LQueue{
     Qnode *front;
     Qnode *rear;
 };

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：

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

当创建了一个队列变量，然后调用该方法时：

代码：

     LQueue L;
     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：

 void push(LQueue *t, int x){
     Qnode *s = (Qnode *)malloc(sizeof(Qnode));
     s->data = x;
     s->next = NULL;
     t->rear->next = s;
     t->rear = s;
 }

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：

 void pop(LQueue *t){
     if(empty(t)){
         cout << "LQueue is empty,can't pop.\n";
         return;
     }
     Qnode *q = t->front->next;
     t->front->next = q->next;
     free(q);
 }

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：

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

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：　

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

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：

 int getSize(LQueue *t){
     Qnode *q = t->front->next;
     int k = ;
     while(q){
         k++;
         q = q->next;
     }
     return k;
 }

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：

 void printQueue(LQueue *t){
     Qnode *q = t->front->next;
     while(q){
         cout << q->data << " ";
         q = q->next;
     }
     cout << "\n";
 }

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：

 #include <iostream>
 using namespace std;

 typedef struct Qnode{
     int data;
     struct Qnode *next;
 };

 typedef struct LQueue{
     Qnode *front;
     Qnode *rear;
 };

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

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

 void push(LQueue *t, int x){
     Qnode *s = (Qnode *)malloc(sizeof(Qnode));
     s->data = x;
     s->next = NULL;
     t->rear->next = s;
     t->rear = s;
 }

 void pop(LQueue *t){
     if(empty(t)){
         cout << "LQueue is empty,can't pop.\n";
         return;
     }
     Qnode *q = t->front->next;
     t->front->next = q->next;
     free(q);
     if(t->rear == NULL)
         t->rear = t->front;
 }

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

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

 int getSize(LQueue *t){
     Qnode *q = t->front->next;
     int k = ;
     while(q){
         k++;
         q = q->next;
     }
     return k;
 }

 void printQueue(LQueue *t){
     Qnode *q = t->front->next;
     while(q){
         cout << q->data << " ";
         q = q->next;
     }
     cout << "\n";
 }
 int main(){
     LQueue L;
     initQueue(&L);
     cout << "Push data to Queue...\n";
     push(&L,);
     push(&L,);
     push(&L,);
     push(&L,);
     push(&L,);
     push(&L,);
     push(&L,);
     push(&L,);
     cout << "Push finished.\n";
     cout << "You have pushed such data:";
     printQueue(&L);
     cout << "Pop data out of Queue...\n";
     pop(&L);
     cout << "Pop finished.\n";
     cout << "Now the Queue have such data:";
     printQueue(&L);
     cout << "Get Queue's front data:" << getFront(&L) << endl;
     cout << "Get Queue's rear data:" << getRear(&L) << endl;
     cout << "Get Queue's size:" << getSize(&L) << endl;
     pop(&L);
     pop(&L);
     pop(&L);
     cout << "After poped 3 times:";
     printQueue(&L);
     cout << "Judge the Queue is null or not(0 means not null,others means null):" << empty(&L) << endl;
     pop(&L);
     pop(&L);
     pop(&L);
     pop(&L);
     cout << "After poped 4 times:";
     printQueue(&L);
     cout << "Judge the Queue is null or not(0 means not null,others means null):" << empty(&L) << endl;

     return ;
 }

人生中的第一篇博客，写的不好还请海涵~~祝大家生活愉快~~