4.13　队列的链式存储结构及实现

4.13　队列的链式存储结构及实现
- 4.13.1　队列的链式存储结构——入队操作
- 4.13.2　队列的链式存储结构——出队操作

队列的链式存储结构，其实就是线性表的单链表，只不过它只能尾进头出而已，我们把它简称为链队列。为了操作上的方便，我们将队头指针指向链队列的头结点，而队尾指针指向终端结点，如图4-13-1所示。

图4-13-1

空队列时，front和rear都指向头结点，如图4-13-2所示。

图4-13-2

链队列的结构为：

/* QElemType类型根据实际情况而定，这里假设为int */
typedef int QElemType;       
/* 结点结构 */
typedef struct QNode         
{
    QElemType data;
    struct QNode *next;
} QNode, *QueuePtr;
/* 队列的链表结构 */
typedef struct               
{
    /* 队头、队尾指针 */
    QueuePtr front, rear;    
} LinkQueue;

4.13.1　队列的链式存储结构——入队操作

入队操作时，其实就是在链表尾部插入结点，如图4-13-3所示。

图4-13-3

其代码如下：

/* 插入元素e为Q的新的队尾元素 */
Status EnQueue(LinkQueue *Q, QElemType e)
{
    QueuePtr s = 
(QueuePtr)malloc(sizeof(QNode));
    /* 存储分配失败 */
    if (!s)               
        exit(OVERFLOW);
    s->data = e;
    s->next = NULL;
    /* 把拥有元素e新结点s赋值给原队尾结点的后继， */
    Q->rear->next = s;    
    /* 见上图中① */
    /* 把当前的s设置为队尾结点，rear指向s，见上图中② */
    Q->rear = s;          
    return OK;
}

4.13.2　队列的链式存储结构——出队操作

出队操作时，就是头结点的后继结点出队，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一个元素时，则需将rear指向头结点，如图4-13-4所示。

图4-13-4

代码如下：

/* 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 */
Status DeQueue(LinkQueue *Q, QElemType *e)
{
    QueuePtr p;
    if (Q->front == Q->rear)
        return ERROR;
    /* 将欲删除的队头结点暂存给p，见上图中① */
    p = Q->front->next;          
    /* 将欲删除的队头结点的值赋值给e */
    *e = p->data;                
    /* 将原队头结点后继p->next赋值给头结点后继， */
    Q->front->next = p->next;    
    /* 见上图中② */
    /* 若队头是队尾，则删除后将rear指向头结点，见上图中③ */
    if (Q->rear == p)            
        Q->rear = Q->front;
    free(p);
    return OK;
}

对于循环队列与链队列的比较，可以从两方面来考虑，从时间上，其实它们的基本操作都是常数时间，即都为O(1)的，不过循环队列是事先申请好空间，使用期间不释放，而对于链队列，每次申请和释放结点也会存在一些时间开销，如果入队出队频繁，则两者还是有细微差异。对于空间上来说，循环队列必须有一个固定的长度，所以就有了存储元素个数和空间浪费的问题。而链队列不存在这个问题，尽管它需要一个指针域，会产生一些空间上的开销，但也可以接受。所以在空间上，链队列更加灵活。

总的来说，在可以确定队列长度最大值的情况下，建议用循环队列，如果你无法预估队列的长度时，则用链队列。

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