植物大战 队列 —— 纯C

“ 江天一色无纤尘，皎皎空中孤月轮。 ”

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队列的实现

基本概念

队列：只允许在一端进行插入数据操作，在另一端进行删除数据操作的特殊线性表，队列具有先进先出
FIFO(First In First Out)
入队列：进行插入操作的一端称为队尾 出队列：进行删除操作的一端称为队头
队列也可以数组和链表的结构实现，使用链表的结构实现更优一些，因为如果使用数组的结构，出队列在数组头上出数据，效率会比较低需要挪动数据O(N)。而链表结构头删只需要O(1)。尾插定义一个尾指针，也只需要O(1)。

创建结构体

这是一个嵌套结构体。
实参q的地址传给了形参pq。pq就是一个指向结构体Queue的指针。Queue里面的head是指向队列对头的指针，tail是指向队尾的指针。

intmain(){//创建结构体变量q//需要传q的地址过去。
    Queue q;return0;}

定义一个尾指针tail方便入队的尾插。头指针head方便出队时的头删。

typedefint QDataType;//节点结构体typedefstructQueueNode{
    QDataType data;structQueueNode* next;}QNode;//头指针和尾指针的结构体typedefstructQueue{
    QNode* head;
    QNode* tail;}Queue;

初始化结构体

才开始还没有创建队列的空间，所以只需要初始化第一个结构体就ok了。
队列初始状态需要对头和队尾指向同一位置，且都是空。

voidQueueInit(Queue* pq){assert(pq);
    pq->head = pq->tail =NULL;}

销毁队列结构体

这次我把销毁结构体放在初始化结构体的后面，原因是内存泄漏很严重，但是经常会忘记销毁结构体。创建意味着就要销毁，二者对立，所以排在初始化的后面，理所应当。

voidQueueDestory(Queue* pq){assert(pq);
    QNode* cur = pq->head;while(cur){
        QNode* next = cur->next;free(cur);
        cur = next;}
    pq->head = pq->tail =NULL;}

入队

入队的时候，会创建新的节点。最好最好把新开的newnode节点初始化。把他的next置为空，方便后期求队列长度函数，和出队函数的循环条件的书写。

voidQueuePush(Queue* pq, QDataType x){assert(pq);
    QNode* newnode =(QNode*)malloc(sizeof(QNode));assert(newnode);//下面两个初始化很有必要
    newnode->data = x;
    newnode->next =NULL;if(pq->tail ==NULL){assert(pq->head ==NULL);
        pq->head = pq->tail = newnode;}else{
        pq->tail->next = newnode;
        pq->tail = newnode;}}

出队

因为Queue结构体不可能为空,所以需要断言
还需要断言pq->head和tail都不为空。

voidQueuePop(Queue* pq){assert(pq);assert(pq->head && pq->tail);if(pq->head->next ==NULL){free(pq->head);
        pq->head = pq->tail =NULL;}else{
        QNode* next = pq->head->next;free(pq->head);
        pq->head = next;}}

判断队列是否为空

为空返回true，为假返回false

bool QueueEmpty(Queue* pq){assert(pq);return pq->head ==NULL;}

访问对头的值

QDataType QueueFront(Queue* pq){assert(pq);assert(pq->head);return pq->head->data;}

访问队尾的值

QDataType QueueBack(Queue* pq){assert(pq);assert(pq->tail);return pq->tail->data;}

返回队列的长度

长度不可能为负数，所以返回类型为size_t

size_tQueueSize(Queue* pq){assert(pq);
    QNode* cur = pq->head;size_t size =0;while(cur){
        size++;
        cur = cur->next;}return size;}

Queue.h

#pragmaonce#include<stdio.h>#include<stdlib.h>#include<stdbool.h>#include<assert.h>typedefint QDataType;typedefstructQueueNode{
    QDataType data;structQueueNode* next;}QNode;typedefstructQueue{
    QNode* head;
    QNode* tail;//size_t size;}Queue;voidQueueInit(Queue* pq);voidQueueDestory(Queue* pq);voidQueuePush(Queue* pq, QDataType x);voidQueuePop(Queue* pq);
bool QueueEmpty(Queue* pq);size_tQueueSize(Queue* pq);
QDataType QueueFront(Queue* pq);
QDataType QueueBack(Queue* pq);

Queue.c

#include"Queue.h"voidQueueInit(Queue* pq){assert(pq);
    pq->head = pq->tail =NULL;}voidQueueDestory(Queue* pq){assert(pq);
    QNode* cur = pq->head;while(cur){
        QNode* next = cur->next;free(cur);
        cur = next;}

    pq->head = pq->tail =NULL;}voidQueuePush(Queue* pq, QDataType x){assert(pq);
    QNode* newnode =(QNode*)malloc(sizeof(QNode));assert(newnode);

    newnode->data = x;
    newnode->next =NULL;if(pq->tail ==NULL){assert(pq->head ==NULL);
        pq->head = pq->tail = newnode;}else{
        pq->tail->next = newnode;
        pq->tail = newnode;}}voidQueuePop(Queue* pq){assert(pq);assert(pq->head && pq->tail);if(pq->head->next ==NULL){free(pq->head);
        pq->head = pq->tail =NULL;}else{
        QNode* next = pq->head->next;free(pq->head);
        pq->head = next;}}

bool QueueEmpty(Queue* pq){assert(pq);return pq->head ==NULL;}size_tQueueSize(Queue* pq){assert(pq);
    QNode* cur = pq->head;size_t size =0;while(cur){
        size++;
        cur = cur->next;}return size;}

QDataType QueueFront(Queue* pq){assert(pq);assert(pq->head);return pq->head->data;}

QDataType QueueBack(Queue* pq){assert(pq);assert(pq->tail);return pq->tail->data;}

Test.c

voidTestQueue(){
    Queue q;QueueInit(&q);QueuePush(&q,1);QueuePush(&q,2);printf("%d ",QueueFront(&q));QueuePop(&q);QueuePush(&q,3);QueuePush(&q,4);while(!QueueEmpty(&q)){printf("%d ",QueueFront(&q));QueuePop(&q);}printf("\n");}intmain(){TestQueue();return0;}