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【数据结构】线性表（九）队列：链式队列及其基本操作（初始化、判空、入队、出队、存取队首元素）
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文章目录
一、队列1. 定义2. 基本操作
二、顺序队列三、链式队列0. 链表1. 头文件2. 队列结构体3. 队列的初始化4. 判断队列是否为空5. 入队6. 出队7. 存取队首元素8. 主函数9. 代码整合
堆栈Stack 和 队列Queue是两种非常重要的数据结构，两者都是特殊的线性表： 对于堆栈，所有的插入和删除（以至几乎所有的存取）都是在表的同一端进行；对于队列，所有的插入都是在表的一端进行，所有的删除（以至几乎所有的存取）都是在表的另一端进行。 一、队列 1. 定义队列是一种操作受限的线性表，对于它的所有插入都在表的一端进行，所有的删除（以至几乎所有的存取）都在表的另一端进行，且这些操作又都是按照先进先出（FIFO）的原则进行的。进行删除的一端称为队头（front），进行插入的一端称为队尾（rear）。没有元素的队列称为空队列（简称空队）。
队列是受限的线性表，其基本操作包括 IsEmpty() : 判断队列是否为空；isFull()：判断队列是否为满；enqueue() ：向队尾添加元素（入队）；dequeue() ：删除队首元素（出队）；peek()：获取队首的元素值（存取）；同普通线性表一样，队列也可以用顺序存储和链接存储两种方式来实现： 二、顺序队列参考前文：线性表（八）队列：顺序队列及其基本操作（初始化、判空、判满、入队、出队、存取队首元素） 三、链式队列用链接存储方式实现的队列称为链式队列。队列的主要操作都在队首和队尾进行，所以链式队列应包含两个指针：队首指针front和队尾指针rear，分别存放队首和队尾结点的地址信息。链式队列中没有哨位结点。 分析链式队列的结构不难看出，当创建一个链式队列时，队列的首尾指针均为NULL。 0. 链表参考前文：线性表（二）单链表及其基本操作（创建、插入、删除、修改、遍历打印） 1. 头文件 #include #include 两个头文件 stdio.h用于输入输出操作stdlib.h用于内存分配和释放 2. 队列结构体 // 定义队列节点 typedef struct Node { int data; struct Node* next; } Node; // 定义链式队列 typedef struct Queue { Node* front; // 队头指针 Node* rear; // 队尾指针 } Queue; Node 结构体表示队列的节点 包含一个整数类型的数据成员 data，以及一个指向下一个节点的指针 next。 Queue 结构体表示链式队列 包含两个指针成员 front 和 rear，分别指向队头和队尾节点。 3. 队列的初始化 void initQueue(Queue* queue) { queue->front = NULL; queue->rear = NULL; }将队头和队尾指针都设置为 NULL，表示队列为空。 4. 判断队列是否为空 int isQueueEmpty(Queue* queue) { return queue->front == NULL; }如果队头指针为空，即 front 为 NULL，则队列为空，返回值为 1，否则返回值为 0。 5. 入队 void enqueue(Queue* queue, int data) { Node* newNode = (Node*)malloc(sizeof(Node)); newNode->data = data; newNode->next = NULL; if (isQueueEmpty(queue)) { queue->front = newNode; queue->rear = newNode; } else { queue->rear->next = newNode; queue->rear = newNode; } } 创建一个新的节点，并将数据存储在新节点的 data 成员中，将新节点的 next 指针设置为 NULL。根据队列是否为空，将新节点插入队列的末尾。 如果队列为空，即队头指针和队尾指针都为空，那么将队头和队尾指针都指向新节点。如果队列不为空，即队尾指针不为空，则将队尾节点的 next 指针指向新节点，并更新队尾指针为新节点。 6. 出队 int dequeue(Queue* queue) { if (isQueueEmpty(queue)) { printf("Error: Queue is empty\n"); return -1; } Node* temp = queue->front; int data = temp->data; queue->front = queue->front->next; free(temp); if (queue->front == NULL) { queue->rear = NULL; } return data; }dequeue 函数用于将元素出队，并返回出队的元素值。 判断队列是否为空 如果为空则打印错误信息并返回 -1。如果队列不为空，则获取队头节点的数据值，然后更新队头指针为下一个节点，并释放原来的队头节点的内存空间。 如果队头指针更新后为空，则表示队列已经为空，将队尾指针也设置为空。最后返回出队的数据值。 7. 存取队首元素 int peek(Queue* queue) { if (isQueueEmpty(queue)) { printf("Error: Queue is empty\n"); return -1; } return queue->front->data; }peek 函数用于获取队列的队首元素值，但不进行出队操作。 判断队列是否为空 如果为空则打印错误信息并返回 -1。如果队列不为空，则直接返回队头节点的数据值。 8. 主函数 int main() { Queue queue; initQueue(&queue); enqueue(&queue, 10); enqueue(&queue, 20); enqueue(&queue, 30); printf("Peek: %d\n", peek(&queue)); printf("Dequeued: %d\n", dequeue(&queue)); printf("Dequeued: %d\n", dequeue(&queue)); printf("Peek: %d\n", peek(&queue)); enqueue(&queue, 40); printf("Peek: %d\n", peek(&queue)); return 0; } 声明 Queue 类型的变量 queue，并调用 initQueue 函数对其进行初始化；使用 enqueue 函数将三个元素（10、20、30）依次入队；使用 peek 函数获取队首元素并打印；使用 dequeue 函数进行两次出队操作，并使打印出队的元素值；使用 peek 函数获取队首元素并打印；使用 enqueue 函数将元素 40 入队；使用 peek 函数获取队首元素并打印。
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队列就像生活中排队购物，新来的人只能加入队尾（假设不允许插队），购物结束后先离开的总是队头（假设无人中途离队）。也就是说，先加入队列的成员总是先离开队列，因此队列被称为先进先出（First In First Out）的线性表，简称为FIFO表。如图，在空队列中依次加入元素a1，a2，a3，a4，a5，出队次序仍然是a1，a2，a3，a4，a5 .
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