数据结构-队列的链表实现

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📜 数据结构-队列的链表实现

📅 最后修改于: 2020-10-15 00:57:08 🧑 作者: Mango

队列的链表实现

由于本教程上一节中讨论的缺点，数组实现不能用于实现队列的大规模应用程序。数组实现的替代方法之一是队列的链表实现。

具有n个元素的队列的链接表示形式的存储需求为o(n)，而操作的时间需求为o(1)。

在链接队列中，队列的每个节点都包括两个部分，即数据部分和链接部分。队列中的每个元素都指向其在内存中的下一个直接元素。

在链接队列中，内存中维护着两个指针，即前指针和后指针。前指针包含队列开始元素的地址，而后指针包含队列最后元素的地址。

插入和删除分别在后端和前端执行。如果前后都为NULL，则表示队列为空。

下图显示了队列的链接表示。

链接队列上的操作

可以在链接队列上实现两个基本操作。这些操作是插入和删除。

插入操作

插入操作通过在队列末尾添加一个元素来追加队列。新元素将是队列的最后一个元素。

首先，使用以下语句为新节点ptr分配内存。

Ptr = (struct node *) malloc (sizeof(struct node));

将这个新节点ptr插入链接队列中可能有两种情况。

在第一种情况下，我们将元素插入一个空队列。在这种情况下，条件front = NULL变为true。现在，新元素将被添加为队列的唯一元素，前后指针的下一个指针都将指向NULL。

ptr -> data = item;
        if(front == NULL)
        {
            front = ptr;
            rear = ptr;  
            front -> next = NULL;
            rear -> next = NULL;
        }

在第二种情况下，队列包含多个元素。条件front = NULL变为false。在这种情况下，我们需要更新end指针后方，以便Rear的下一个指针将指向新节点ptr。由于这是一个链接队列，因此我们还需要使后指针指向新添加的节点ptr。我们还需要使后一个下一个指针指向NULL。

rear -> next = ptr;
            rear = ptr;
            rear->next = NULL;

这样，该元素将插入队列。算法和C实现如下。

算法

步骤1：为新节点PTR分配空间
步骤2： SET PTR-> DATA = VAL
第3步：如果FRONT = NULL SET FRONT = REAR = PTR SET FRONT-> NEXT = REAR-> NEXT = NULL ELSE SET REAR-> NEXT = PTR SET REAR = PTR SET REAR-> NEXT = NULL [IF结束]
步骤4：结束

C功能

void insert(struct node *ptr, int item; )
{
    
    
    ptr = (struct node *) malloc (sizeof(struct node));
    if(ptr == NULL)
    {
        printf("\nOVERFLOW\n");
        return;
    }
    else
    { 
        ptr -> data = item;
        if(front == NULL)
        {
            front = ptr;
            rear = ptr; 
            front -> next = NULL;
            rear -> next = NULL;
        }
        else 
        {
            rear -> next = ptr;
            rear = ptr;
            rear->next = NULL;
        }
    }
}

删除中

删除操作将删除所有队列元素中首先插入的元素。首先，我们需要检查列表是否为空。如果列表为空，则条件front == NULL变为true，在这种情况下，我们只需在控制台上写下溢并退出。

否则，我们将删除指针前面所指向的元素。为此，请将前指针指向的节点复制到指针ptr中。现在，移动前指针，指向其下一个节点，并释放由节点ptr指向的节点。这是通过使用以下语句来完成的。

ptr = front;
        front = front -> next;
        free(ptr);

算法和C函数如下。

算法

步骤1：如果FRONT = NULL，则写“下溢”，转到步骤5 [IF结束]
步骤2： SET PTR = FRONT
步骤3： SET FRONT = FRONT-> NEXT
步骤4：免费PTR
步骤5：结束

C功能

void delete (struct node *ptr)
{
    if(front == NULL)
    {
        printf("\nUNDERFLOW\n");
        return;
    }
    else 
    {
        ptr = front;
        front = front -> next;
        free(ptr);
    }
}

菜单驱动程序，在链接队列上执行所有操作

#include 
#include
struct node 
{
    int data; 
    struct node *next;
};
struct node *front;
struct node *rear; 
void insert();
void delete();
void display();
void main ()
{
    int choice; 
    while(choice != 4) 
    {    
        printf("\n*************************Main Menu*****************************\n");
        printf("\n=================================================================\n");
        printf("\n1.insert an element\n2.Delete an element\n3.Display the queue\n4.Exit\n");
        printf("\nEnter your choice ?");
        scanf("%d",& choice);
        switch(choice)
        {
            case 1:
            insert();
            break;
            case 2:
            delete();
            break;
            case 3:
            display();
            break;
            case 4:
            exit(0);
            break;
            default: 
            printf("\nEnter valid choice??\n");
        }
    }
}
void insert()
{
    struct node *ptr;
    int item; 
    
    ptr = (struct node *) malloc (sizeof(struct node));
    if(ptr == NULL)
    {
        printf("\nOVERFLOW\n");
        return;
    }
    else
    { 
        printf("\nEnter value?\n");
        scanf("%d",&item);
        ptr -> data = item;
        if(front == NULL)
        {
            front = ptr;
            rear = ptr; 
            front -> next = NULL;
            rear -> next = NULL;
        }
        else 
        {
            rear -> next = ptr;
            rear = ptr;
            rear->next = NULL;
        }
    }
}    
void delete ()
{
    struct node *ptr;
    if(front == NULL)
    {
        printf("\nUNDERFLOW\n");
        return;
    }
    else 
    {
        ptr = front;
        front = front -> next;
        free(ptr);
    }
}
void display()
{
    struct node *ptr;
    ptr = front;    
    if(front == NULL)
    {
        printf("\nEmpty queue\n");
    }
    else
    {    printf("\nprinting values .....\n");
        while(ptr != NULL) 
        {
            printf("\n%d\n",ptr -> data);
            ptr = ptr -> next;
        }
    }
}

输出：

***********Main Menu**********

==============================

1.insert an element
2.Delete an element
3.Display the queue
4.Exit

Enter your choice ?1

Enter value?
123

***********Main Menu**********

==============================

1.insert an element
2.Delete an element
3.Display the queue
4.Exit

Enter your choice ?1

Enter value?
90

***********Main Menu**********

==============================

1.insert an element
2.Delete an element
3.Display the queue
4.Exit

Enter your choice ?3

printing values .....

123

90

***********Main Menu**********

==============================

1.insert an element
2.Delete an element
3.Display the queue
4.Exit

Enter your choice ?2

***********Main Menu**********

==============================
1.insert an element
2.Delete an element
3.Display the queue
4.Exit

Enter your choice ?3

printing values .....

90

***********Main Menu**********

==============================

1.insert an element
2.Delete an element
3.Display the queue
4.Exit

Enter your choice ?4