前面我们讲了队列的顺序存储结构，现在我们来看看队列的链式存储结构。队列的链式存储其实就是线性表的单链表结构，只不过它是尾进头出而已，通常我们把它简称为链队列。为了操作上的方便，我们将队头指针front指向链队列的头结点，而队尾指针rear则指向终端结点。注意：当队列为空时，指针front和rear都指向头结点。
在这里，我们再介绍一下循环队列。循环队列是为了避免数组插入与删除数据时需要移动数据而引入的，我们一般把队列的这种头尾相接的顺序存储结构称为循环队列。对于循环队列和链队列相比较来说，循环队列使得队头和队尾在数组中循环变化，解决了移动数据时所需要的时间损耗，因此它的时间复杂度为0(1)；而链队列事先并不需要预估队列的长度，也没有存储元素个数和空间浪费的问题，所以在空间上，链队列更加灵活，方便。
链队列的入队操作其实就是在链表尾插入结点，而出队操作则是将头结点的后继结点出队，同时将头结点的后继改为它后面的结点；若链表除头结点外只剩下一个元素，则需将指针rear指向头结点，具体操作源程序代码如下所示：
1 #include <stdio.h>
2 #include <stdlib.h>
3 #include <math.h>
4
5 #define OK 1
6 #define ERROR 0
7 #define TRUE 1
8 #define FALSE 0
9
10 #define MAXSIZE 20 /* 存储空间初始分配量 */
11
12 typedef int Status;
13 typedef int QElemType; /* QElemType类型根据实际情况而定，这里假设为int */
14
15 typedef struct QNode /* 结点结构 */
16 {
17 QElemType data;
18 struct QNode *next;
19 }QNode,*QueuePtr;
20
21 typedef struct /* 队列的链表结构 */
22 {
23 QueuePtr front,rear; /* 队头、队尾指针 */
24 }LinkQueue;
25
26 Status visit(QElemType c)
27 {
28 printf("%d ",c);
29 return OK;
30 }
31
32 /* 构造一个空队列Q */
33 Status InitQueue(LinkQueue *Q)
34 {
35 Q->front=Q->rear=(QueuePtr)malloc(sizeof(QNode));
36 if(!Q->front)
37 exit(OVERFLOW);
38 Q->front->next=NULL;
39 return OK;
40 }
41
42 /* 将Q清为空队列 */
43 Status ClearQueue(LinkQueue *Q)
44 {
45 QueuePtr p,q;
46 Q->rear=Q->front;
47 p=Q->front->next;
48 Q->front->next=NULL;
49 while(p)
50 {
51 q=p;
52 p=p->next;
53 free(q);
54 }
55 return OK;
56 }
57
58 /* 求队列的长度 */
59 int QueueLength(LinkQueue Q)
60 {
61 int i=0;
62 QueuePtr p;
63 p=Q.front;
64 while(Q.rear!=p)
65 {
66 i++;
67 p=p->next;
68 }
69 return i;
70 }
71
72 /* 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 */
73 Status GetHead(LinkQueue Q,QElemType *e)
74 {
75 QueuePtr p;
76 if(Q.front==Q.rear)
77 return ERROR;
78 p=Q.front->next;
79 *e=p->data;
80 return OK;
81 }
82
83
84 /* 插入元素e为Q的新的队尾元素 */
85 Status EnQueue(LinkQueue *Q,QElemType e)
86 {
87 QueuePtr s=(QueuePtr)malloc(sizeof(QNode));
88 if(!s) /* 存储分配失败 */
89 exit(OVERFLOW);
90 s->data=e;
91 s->next=NULL;
92 Q->rear->next=s; /* 把拥有元素e的新结点s赋值给原队尾结点的后继，见图中① */
93 Q->rear=s; /* 把当前的s设置为队尾结点，rear指向s，见图中② */
94 return OK;
95 }
96
97 /* 若队列不空,删除Q的队头元素,用e返回其值,并返回OK,否则返回ERROR */
98 Status DeQueue(LinkQueue *Q,QElemType *e)
99 {
100 QueuePtr p;
101 if(Q->front==Q->rear)
102 return ERROR;
103 p=Q->front->next; /* 将欲删除的队头结点暂存给p，见图中① */
104 *e=p->data; /* 将欲删除的队头结点的值赋值给e */
105 Q->front->next=p->next; /* 将原队头结点的后继p->next赋值给头结点后继，见图中② */
106 if(Q->rear==p) /* 若队头就是队尾，则删除后将rear指向头结点，见图中③ */
107 Q->rear=Q->front;
108 free(p);
109 return OK;
110 }
111
112 /* 从队头到队尾依次对队列Q中每个元素输出 */
113 Status QueueTraverse(LinkQueue Q)
114 {
115 QueuePtr p;
116 p=Q.front->next;
117 while(p)
118 {
119 visit(p->data);
120 p=p->next;
121 }
122 printf("\n");
123 return OK;
124 }
125
126 int main()
127 {
128 int i;
129 QElemType e;
130 LinkQueue q;
131
132 i=InitQueue(&q);
133 printf("1.初始化后队列后,队列的长度：Q.length=%d\n",QueueLength(q));
134
135 EnQueue(&q,-5);
136 EnQueue(&q,3);
137 EnQueue(&q,8);
138 EnQueue(&q,10);
139 EnQueue(&q,16);
140 EnQueue(&q,36);
141 printf("2.插入6个元素后,队列的长度：Q.length=%d\n",QueueLength(q));
142 printf("3.队列的元素输出依次为：");
143 QueueTraverse(q);
144
145 i=GetHead(q,&e);
146 if(i==OK)
147 printf("4.此时队列的队头元素是：%d\n",e);
148
149 DeQueue(&q,&e);
150 i=GetHead(q,&e);
151 if(i==OK)
152 printf("5.删除队列的队头元素后,新的队头元素是：%d\n",e);
153
154 DeQueue(&q,&e);
155 printf("6.继续删除队头元素后,队列的长度：Q.length=%d\n",QueueLength(q));
156 printf("7.队列的元素输出依次为：");
157 QueueTraverse(q);
158
159 ClearQueue(&q);
160 printf("8.清空队列后,q.front=%u q.rear=%u q.front->next=%u\n",q.front,q.rear,q.front->next);
161
162 return 0;
163 }
时间： 2025-01-07 10:46:56