目录
一、引言
二、整体思路
三、代码模块分析
（一）头文件包含与宏定义
（二）数据类型定义
（三）队列操作函数
1. 队列初始化
2. 队列销毁
3. 入队操作
4. 出队操作
5. 获取队头元素
6. 获取队尾元素
7. 获取队列大小
8. 判断队列是否为空
（四）主函数测试
四、总结
作者主页：共享家9527-CSDN博客
一、引言
队列是一种重要的数据结构，遵循先进先出（FIFO）的原则。在C语言中，我们可以通过自定义结构体和一系列操作函数来实现一个队列。本文将详细介绍如何实现一个简单的队列，并对代码的各个部分进行深入分析。
二、整体思路
队列的实现主要涉及队列节点的定义、队列结构体的定义以及对队列的各种操作，如初始化、入队、出队、获取队头和队尾元素、判断队列是否为空和获取队列大小等。我们将这些操作模块化，每个函数负责一个特定的功能，使得代码结构清晰，易于维护和扩展。
三、代码模块分析
（一）头文件包含与宏定义
c#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<stdbool.h>
#include<assert.h>
_CRT_SECURE_NO_WARNINGS 宏定义用于关闭Visual Studio中一些函数的安全警告。后面依次包含了标准输入输出库、标准库、布尔类型库和断言库，为后续代码提供必要的功能支持。
（二）数据类型定义
ctypedef int QDatatype;
typedef struct QueueNode
{struct QueueNode* next;QDatatype data;
}QNode;typedef struct Queue
{QNode* head;QNode* tail;int size;
}Queue;
- QDatatype 定义为 int 类型，表示队列中存储的数据类型，这里是整型，也可以根据实际需求改为其他类型。
- QueueNode 结构体定义了队列节点，包含一个指向下一个节点的指针 next 和存储数据的 data 成员。
- Queue 结构体表示整个队列，包含指向队头的指针 head 、指向队尾的指针 tail 和记录队列元素个数的 size 。
（三）队列操作函数
1. 队列初始化
cvoid QueueInit(Queue* pq)
{pq->head = pq->tail = NULL;pq->size = 0;
}
QueueInit 函数用于初始化一个队列，将队头和队尾指针设为 NULL ，队列大小设为 0 。
2. 队列销毁
cvoid QueueDestroy(Queue* pq)
{assert(pq);Queue* cur = pq->head;while (cur){pq->head = pq->head->next;free(cur);cur = pq->head;}pq->head = pq->tail = NULL;pq->size = 0;
}
QueueDestroy 函数用于释放队列占用的内存空间。通过遍历队列，逐个释放每个节点，最后将队头、队尾指针设为 NULL ，队列大小设为 0 。
3. 入队操作
cvoid QueuePush(Queue* pq, QDatatype x)
{QNode* newnode = (QNode*)malloc(sizeof(QNode));if (newnode == NULL){perror("malloc fail");return;}newnode->data = x;newnode->next = NULL;if (pq->head == NULL){pq->head = pq->tail = newnode;}else{pq->tail->next = newnode;pq->tail = newnode;}pq->size++;
}
QueuePush 函数用于将一个元素入队。首先分配一个新节点的内存空间，若分配失败则打印错误信息并返回。然后将新节点的数据设为传入的元素值， next 指针设为 NULL 。如果队列为空，则新节点既是队头也是队尾；否则将新节点连接到队尾，并更新队尾指针。最后队列大小加 1 。
4. 出队操作
cvoid QueuePop(Queue* pq)
{assert(pq);assert(pq->head != NULL);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;}pq->size--;
}
QueuePop 函数用于将队头元素出队。首先进行断言，确保队列指针有效且队列不为空。如果队列只有一个元素，释放队头节点并将队头、队尾指针设为 NULL ；否则保存队头节点的下一个节点，释放队头节点，然后将队头指针指向下一个节点。最后队列大小减 1 。
5. 获取队头元素
cQDatatype QueueFront(Queue* pq)
{assert(pq);assert(!QueueEmpty(pq));return pq->head->data;
}
QueueFront 函数用于获取队头元素的值。先进行断言确保队列有效且不为空，然后返回队头节点的数据。
6. 获取队尾元素
cQDatatype QueueBack(Queue* pq)
{assert(pq);assert(!QueueEmpty(pq));return pq->tail->data;
}
QueueBack 函数用于获取队尾元素的值。同样先进行断言确保队列有效且不为空，然后返回队尾节点的数据。
7. 获取队列大小
cint QueueSize(Queue* pq)
{return pq->size;
}QueueSize 函数直接返回队列结构体中记录的元素个数。
8. 判断队列是否为空
cbool QueueEmpty(Queue* pq)
{assert(pq);return pq->head == NULL;
}
QueueEmpty 函数通过判断队头指针是否为 NULL 来确定队列是否为空，为空则返回 true ，否则返回 false 。
（四）主函数测试
cint main()
{Queue Q;QueueInit(&Q);QueuePush(&Q, 1);QueuePush(&Q, 2);QueuePush(&Q, 3);QueuePush(&Q, 4);QueuePush(&Q, 5);while (!QueueEmpty(&Q)){printf("%d ", QueueFront(&Q));QueuePop(&Q);}printf("\n");QueueDestroy(&Q);return 0;
}
在 main 函数中，我们对实现的队列进行了测试。首先初始化一个队列，然后依次将 1 到 5 这五个元素入队，接着通过循环不断获取队头元素并打印，同时将其出队，直到队列为空。最后销毁队列，释放内存。
四、总结
通过以上模块化的代码实现，我们完成了一个基本的队列数据结构。每个函数都有明确的功能，使得代码逻辑清晰，易于理解和维护。在实际应用中，可以根据具体需求对队列进行进一步的扩展和优化，如添加更多的操作函数或者改变数据存储类型等。
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