链队列的综合操作（详解、演示）C语言实现

队列的简介

和栈相反，队列（queue）是一种先进先出（简称FIFO）的线性表。它只允许在表的一端进行插入，而在另一端删除元素。

举个我们生活中最最常见的例子：银行排队（不管什么排队），当我们去银行办理业务的时候，我们要按照先来后到的规矩，先来的人先处理后面的人候着，先来的人处理完了之后先走…..

根据上面的例子大家应该可以很清楚的理解队列是什么了，再来看个示意图



和线性表类似，队列也有两种存储表示

用链表表示的队列称为链队列、还有一个循环队列在下一篇博客讲。一个链队列显然需要两个分别指向队头和队尾的指针（分别称为头指针和尾指针）才能唯一确定。这里，和线性表的单链表一样，为了操作方便起见，我们也给链队列添加一个头结点，并令头结点指针指向头结点，由此。空的链队列的判决条件为头指针和尾指针均指向头结点。

链队列的操作即是单链表的插入和删除操作的特殊情况。只需修改头尾指针即可，下面的程序实现和演示了，队列的构造、销毁、清空队列、销毁队列、判断队列是否为空、获得队列长度、获得队头、入队列、出队列、显示队列等功能。

/*********************************************************
-  Copyright (C): 2016
-  File name    : queue.c
-  Author       : - Zhaoxinan -
-  Date         : 2016年04月21日 星期四 15时34分59秒
-  Description  : 单链队列的存储

*  *******************************************************/
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

#define TRUE      1
#define FALSE    -1
#define OK        1
#define ERROR    -1
#define OVERFLOW -2

/* ----     单链队列----队列的链式存储结构   ---- */
typedef struct Qnode
{
int date;
struct Qnode *next;
}QNode,* QueuePtr;

typedef struct
{
QueuePtr head;    //队头指针
QueuePtr tail;    //队尾指针
}LinkQueue;

/* ---- 基本操作函数 ---- */
/* ---- 构造一个空队列 ---- */

int InitQueue(LinkQueue *Q)
{
Q->head = Q->tail = (QueuePtr)malloc(sizeof(QNode));
if (Q->head == NULL)
{
exit(OVERFLOW);
}
Q->tail->next = NULL;
return OK;
}

/* ---- 销毁队列Q,Q不再存在 ---- */
int DestoryQueue(LinkQueue *Q)
{
//head->node1->node2->node3->tail;
//             tail
//       head->node2
while(Q->head)
{
Q->tail = Q->head->next;
free(Q->head);
Q->head = Q->tail;
}
Q->head = Q->tail = NULL;
return OK;

}

/* ---- 将Q清空空队列 ---- */
int ClearQueue(LinkQueue *Q)
{
QueuePtr temp;
Q->tail = Q->head->next;
while(Q->tail)
{
temp = Q->tail->next; //指向下一个待释放的单元
free(Q->tail);
Q->tail = temp;
}
Q->tail = Q->head; //修改队尾指针
return OK;
}

/* ---- 若队列Q为空队列,返回TRUE,否则返回FALSE ---- */
int QueueEmpty(LinkQueue Q)
{
if (Q.head == Q.tail && Q.head != NULL)
{
return TRUE;
}
else
{
return FALSE;
}
}

/* ---- 返回Q的元素个数,即队列的长度 ---- */
int QueueLength(LinkQueue Q)
{
if (Q.head == NULL)
{
return 0;
}
QueuePtr temp;
int count = 0;
temp = Q.head->next;
while(temp != NULL)
{
temp = temp->next;
++count;
}
return count;
}

/* ---- 显示当前队列的值从队头到队尾 ---- */
void show_queue(LinkQueue Q)
{
QueuePtr temp;
temp = Q.head->next;
printf("  当前队列从头到尾：");
while(temp != NULL)
{
printf("%d  ", temp->date);
temp = temp->next;
}
printf("\n");
}

/* ---- 若队列不空,则用e返回Q的队头元素,并返回OK, 否则返回ERROR ---- */
int GetHead(LinkQueue Q, int *e)
{
if (QueueEmpty(Q) == TRUE)
{
return ERROR;
}

*e = Q.head->next->date;
return  OK;

}

/* ---- 插入元素e为Q的新的对尾元素 ---- */
int EnQueue(LinkQueue *Q, int e)
{
if (Q->head == NULL || Q->tail == NULL)
{
return ERROR;
}
QueuePtr ptr = (QueuePtr)malloc(sizeof(QNode));
if (!ptr)
{
exit(OVERFLOW);
}
ptr->date = e;
ptr->next = NULL;

Q->tail->next = ptr;
Q->tail = ptr;
return OK;
}

/* ---- 若队列不空,则删除Q的队头元素,并用e返回其值,并返回OK,否则返回ERROR ---- */
int DeQueue(LinkQueue *Q, int *e)
{
if (Q->head == Q->tail)
{
return ERROR;
}
/* ptr为临时变量 */
QueuePtr ptr = (QueuePtr)malloc(sizeof(QNode));
//head->node1->node2->tail;
//       ptr
//      head->node2->tail

ptr = Q->head->next;
*e = ptr->date;
Q->head->next = ptr->next;
if (Q->tail == ptr)
{
Q->head = Q->tail;
}
free(ptr);
return OK;
}

int main()
{
int i;        //循环变量
int count;    //计数变量
int outque;   //出队元素值
LinkQueue Q;

/* 初始化队列 */
InitQueue(&Q);

/* 插入10个元素 */
printf("________________入队10个元素________________\n\n");
for (i = 0; i < 10; i++)
{
/* 入队 */
EnQueue(&Q, i);
/* 获得当前队列中元素个数 */
count = QueueLength(Q);
printf("%2d 入队_当前队列中元素个数：%2d",i, count);
show_queue(Q);
}

printf("________________出队5个元素________________\n\n");
for (i = 0; i < 5; i++)
{
/* 出队 */
DeQueue(&Q, &outque);
/* 获得当前队列中元素个数 */
count = QueueLength(Q);
printf("%2d 出队_当前队列中元素个数：%2d", outque, count);
show_queue(Q);
}
/* 获得当前队头值 */
GetHead(Q, &outque);
printf("\n当前队头为：%d\n", outque);

printf("________________清空队列_________________\n\n");
ClearQueue(&Q);

count = QueueLength(Q);
printf("当前队列中元素个数：%2d", count);
show_queue(Q);

printf("________________销毁队列_________________\n\n");
DestoryQueue(&Q);
count = QueueLength(Q);
printf("当前队列中元素个数：%2d\n\n", count);

return 0;
}

程序的运行结果