【数据结构】循环队列：链表实现

循环队列：链表实现

结构描述

typedef int DataType;
typedef struct QueueNode {
    DataType A;
    struct QueueNode * Next;
}Node;
class QueueCycLinked {
public:
    //队头、队尾指针
    Node * Front;
    Node * Next;

    //队列操作
    //把元素X入队
    void Push(DataType X);
    //把队头元素出队
    void Pop();
    //销毁队列
    void MakeEmpty();
    //判断队列是否为空，为空返回true
    bool IsEmpty();
    //初始化（创建空队）
    void Init();
    //获取队头，队尾元素
    DataType GetFront();
    DataType GetRear();
    //创建节点
    Node * BuyNode(DataType X);
};

初始化：（创建空队）

把 Front 和 Rear 指向空。

void QueueLinked::Init() {
    Front = Rear = nullptr;
}

判空

当 Front 指向空时，即队列为空

bool QueueLinked::IsEmpty() {
    return Front == nullptr;
}

创建节点

把数据 X 传到 BuyNode() 方法中，用 malloc() 函数动态分配一个节点:

• 分配成功：返回节点指针；
• 分配失败：报错退出；

Node * QueueLinked::BuyNode(DataType X) {
    Node * NewNode = (Node *)malloc(sizeof(Node));
    // Node * NewNode = (Node *)malloc(sizeof(DataType));

    if (NewNode == nullptr) {
        cout << "Malloc Failed!" << endl;
        exit(-1);
    }
    else {
        NewNode->A = X;
        NewNode->Next = nullptr;
    }

    return NewNode;
}

入队

• 当队列为空时：创建新节点把 Front 与 Rear 都指向新节点，并构造出一个循环链表。
• 当队列非空时：
  • 创建新节点 NewNode，并令其指针域指向 Front；
  • 让 Rear->Next 指向 NewNode，
  • 再将 Rear 向后移动一位，即指向 NewNode。

void QueueCycLinked::Push(DataType X) {
    if (IsEmpty()) {
        Front = Rear = BuyNode(X);
        //构造出一个循环链表。
        Rear->Next = Front;
    }
    else {
        //生成新节点
        Node * NewNode = BuyNode(X);
        //NewNode->Next指向Front
        NewNode->Next = Front;
        //Rear->Next 指向NewNode
        Rear->Next = NewNode;
        //重新设置Rear指针的指向
        Rear = Rear->Next;
    }
}

出队

• 当队列为空时：报错
• 当队列非空时：
  • 只有一个元素时：直接释放
  • 多个元素时：
    • Front 向后移动一位，并用 Tmp 变量保存之前的 Front ；
    • 重新设置 Rear->Next 的指向，即指向当前的 Front，即 Rear->Next = Front，或者 Rear->Next = Tmp->Next；
    • 释放 Tmp 并将其置空，防止悬空指针。

void QueueCycLinked::Pop() {
    if (IsEmpty()) {
        cout << "Queue Is Empty !" << endl;
        exit(-1);
    }
    else if (Front == Rear) {
        free(Front);
        Init();
    }
    else {
        //向后移动一位
        Node * Tmp = Front;
        Front = Front->Next;
        //保持循环链表结构
        Rear->Next = Front;
        //删除原来的Front指针指向的节点
        free(Tmp);
        Tmp = nullptr;
    }
}

摧毁循环队列

用 while 循环，以 IsEmpty() 的值为条件，一直出队，直至队列为空，即 IsEmpty() 为真时队列出队完毕

void QueueCycLinked::MakeEmpty() {
    while (!IsEmpty()) {
        cout << Front->A << " ";
        Pop();
        // 释放过的节点无法打印，导致段错误
        // cout << Front->A << " Has Been Poped!" << endl;
        cout << "Has Been Poped!" << endl;
    }
    cout << "Queue Has Been Completed!" << endl;
}

获取头尾元素

直接返回指针指向的数据域即可，若表为空，则不可获取

DataType QueueCycLinked::GetFront() {
    if (IsEmpty()) {
        cout << "Queue Is Empty!" << endl;
        exit(-1);
    }
    return Front->A;
}
DataType QueueCycLinked::GetRear() {
       if (IsEmpty()) {
        cout << "Queue Is Empty!" << endl;
        exit(-1);
    }
    return Rear->A;
}

踩坑记录

在写摧毁队列的时候，想打印元素出队信息出来结果写错了

应该把元素信息在出队前打印，因为出队后打印的就是下一个元素了

void QueueCycLinked::MakeEmpty() {
    while (!IsEmpty()) {
        cout << Front->A << " ";
        Pop();
        // 释放过的节点无法打印，导致段错误
        // cout << Front->A << " Has Been Poped!" << endl;
        cout << "Has Been Poped!" << endl;
    }
    cout << "Queue Has Been Completed!" << endl;
}