《数据结构》C语言版——链队列

队列：只允许在一端进行插入，在另一端进行删除的线性表

链队列：使用链表实现的队列，具有队头指针和队尾指针，指示队列元素所在的位置

链队列特性：
●只能队尾插入元素，在队头删除元素
●先进先出（First In First Out）的线性表，先进入的元素出队，后进入的元素才能出队

队列示意图：

空链队列：

链队的入栈操作：

链队的出栈操作：

————————纸上得来终觉浅，绝知此事要躬行————————

话不多说，把代码开起来，这样晦涩的概念才不会显得苍白无力！！！

#include<stdio.h>
#include<malloc.h>
#include<assert.h>//断言

typedef int ElemType;//定义元素类型为int型

/*链队的结点类型*/
typedef struct QueueNode
{
	ElemType data;
	struct QueueNode *next;
}QueueNode,*PNode;

/*定义链队结构*/
typedef struct LinkQueue
{
	PNode front;//队头指针指向头结点
	PNode tail;//队尾指针
}LinkQueue;

/*初始化链队*/
void InitQueue(LinkQueue *Q)
{
//创建头结点
	QueueNode *s=(QueueNode *)malloc(sizeof(QueueNode));
	assert(s!=NULL);
	Q->front=Q->tail=s;//队头指针和队尾指针都指向新结点
	Q->tail->next=NULL;//队尾结点的指针域置空
}

/*入队*/
void EnQueue(LinkQueue *Q,ElemType x)
{
	//队尾指针的next指向新创建的结点(新结点进行尾插)
	//更改尾指针tail的指向
    QueueNode *s=(QueueNode *)malloc(sizeof(QueueNode));
	assert(s!=NULL);
	s->data=x;
	s->next=NULL;//新结点的指针域为空
	Q->tail->next=s;//尾结点的指针域保存新结点的地址
	Q->tail=s;//尾指针指向新结点
}

/*展示链队元素*/
void ShowQueue(LinkQueue *Q)
{
	 QueueNode *p=Q->front->next;//指针p指向头结点后第一个有效结点
	 printf("Front:>");
	 while(p!=NULL)
	 {
		printf("%d ",p->data);
		p=p->next;//指针p指向下一个有效结点
	 }
	 printf("<:Tail\n");
}

/*出队*/
void DenQueue(LinkQueue *Q)
{
//出队相当于头部删除结点的过程:头结点的next指向第一个有效结点的后继,然后释放第一个有效结点
//注意:如果删除队尾结点,需要将队尾指针tail再次指向头结点
	if(Q->front==Q->tail)//空队列
	return;
	QueueNode *p=Q->front->next;//指针p指向头结点后第一个有效结点
	Q->front->next=p->next;//头结点的指针域保存第二个有效结点的地址
	free(p);//释放第一个有效结点
	if(p==Q->tail)//此时删除最后一个结点(尾结点)
	Q->tail=Q->front;//队尾指针指向头结点
}

/*取链队头元素*/
void GetHead(LinkQueue *Q,ElemType *v)//用指针v带回链队头元素
{
	if(Q->front==Q->tail)//空队列
	return;
	QueueNode *p=Q->front->next;//指针p指向头结点后第一个有效结点
	*v=p->data;//p->data等价于Q->front->next->data
}

/*求链队长度*/
int Length(LinkQueue *Q)
{
	int len=0;//初始化长度为0
	QueueNode *p=Q->front->next;//指针p指向头结点后第一个有效结点
	while(p!=NULL)//只有结点不为空,len增加
	{
		len++;
		p=p->next;
	}
	return len;
}

/*清除链队*/
void ClearQueue(LinkQueue *Q)//除头结点外,对所有结点进行清除
{
	if(Q->front==Q->tail)//如果头指针与尾指针指向相同,则链队为空
	return;//无需清除
	QueueNode *p=Q->front->next;//指针p指向头结点后第一个有效结点
	while(p!=NULL)
	{
		Q->front->next=p->next;//头结点的指针域保存第二个有效结点的地址
		free(p);//释放第一个有效结点
		p=Q->front->next;//指针p重新指向头结点后第一个有效结点
	}
//释放完成后,对尾部指针进行修改
	Q->tail=Q->front;//队尾指针指向头结点
}

/*销毁链队*/
void DestroyQueue(LinkQueue *Q)//清除的前提下释放头结点实现销毁
{
	ClearQueue(Q);
	free(Q->front);//释放头结点
	Q->front=Q->tail=NULL;//队头和队尾指针都赋空,预防野指针
}

void main()
{
	LinkQueue Q;
	ElemType e;//链队头元素
	InitQueue(&Q);
	for(int i=1;i<=10;++i)
	{
		EnQueue(&Q,i);
	}
	ShowQueue(&Q);
	printf("出队\n");
	DenQueue(&Q);
	GetHead(&Q,&e);
	printf("链队头元素为:%d\n",e);
	ShowQueue(&Q);
	printf("链队的长度为:%d\n",Length(&Q));
	printf("\n");
	printf("出队\n");
	DenQueue(&Q);
	GetHead(&Q,&e);
	printf("链队头元素为:%d\n",e);
	ShowQueue(&Q);
	printf("链队的长度为:%d\n",Length(&Q));
	printf("\n");
	printf("出队\n");
	DenQueue(&Q);
	GetHead(&Q,&e);
	printf("链队头元素为:%d\n",e);
	ShowQueue(&Q);
	printf("链队的长度为:%d\n",Length(&Q));
	printf("\n");
	printf("出队\n");
	DenQueue(&Q);
	GetHead(&Q,&e);
	printf("链队头元素为:%d\n",e);
	ShowQueue(&Q);
	printf("链队的长度为:%d\n",Length(&Q));
	printf("\n");
	ClearQueue(&Q);
	DestroyQueue(&Q);
}

运行结果：