数据结构——链式队列模板类实现

港控/mmm° 2022-06-07 07:40 220阅读 0赞

**数据结构笔记3.3.3 Queue**  
与栈类似，队列也分成顺序队列和链式队列。用单链表表示的链式队列特别适合于元素变动比较大的情形，而且不存在队列FULL而溢出的情况。另外，假若程序中需要多个队列，与多个栈的情形一样，最好使用链式队列。这样不会出现存储分配不合理的问题，也不需要考虑存储的移动。下面就给出相应的代码。  
链式队列模板类代码：

//数据结构——链式队列模板类
    #include <iostream>
    using namespace std;
    template<class T>
    struct LinkNode {
        T data;                 //队列每个节点的数据域
        LinkNode<T> *next;      //队列每个节点的指针域
        //构造函数
        LinkNode(T x, LinkNode<T> *p = NULL) {
            data = x;
            next = p;
        }
    };
    template<class T>
    class LinkedQueue {
    public:
        LinkedQueue();                          //构造函数
        ~LinkedQueue();                            //析构函数
        bool enQueue(const T & x);              //将x加入队列当中
        bool delQueue(T & x);                   //删除队头元素，x返回其值
        bool getFront(T & x) const;             //查看队头元素的值
        void makeEmpty();                       //将队列清空
        bool isEmpty() const;                   //判断队列是否为NULL
        int getSize() const;                    //返回队列元素的个数
        void output(ostream & out);             //输出队列元素，由重载运算符函数调用
    private:
        LinkNode<T> *front, *rear;              //队头、队尾指针
    };
    
    //函数定义
    template<class T>
    LinkedQueue<T>::LinkedQueue() {
        //构造函数,初始化队头和队尾指针
        front = rear = NULL;
    }
    
    template<class T>
    void LinkedQueue<T>::makeEmpty() {
        //置空队列，释放链表中的所有节点
        LinkNode<T> *current;   
        while (front != NULL) {
            current = front;
            front = front->next;
            delete current;
        }
    }
    
    template<class T>
    bool LinkedQueue<T>::enQueue(const T & x) {
        //元素x进入队尾
        if (NULL == front) {
            //如果是空队列，直接用指针开辟节点
            front = rear = new LinkNode<T>(x);
            if (NULL == front) {
                //分配内存失败返回false
                return false;
            }
        }
        else {
            rear->next = new LinkNode<T>(x);
            if (NULL == rear->next) {       //直接用rear的next开辟新节点
                return false;
            }
            rear = rear->next;              //更新尾指针
        }
        return true;
    }
    
    template<class T>
    bool LinkedQueue<T>::delQueue(T & x) {
        //如果队列不是NULL，删除队头节点，函数返回true，否则返回false
        if (isEmpty()) {                    //队列为空，出队失败
            return false;
        }
        LinkNode<T> *Del = front;
        x = front->data;
        front = front->next;
        delete Del;
        return true;
    }
    
    template<class T>
    bool LinkedQueue<T>::getFront(T & x)const {
        //若队列不为NULL，函数返回队头元素的值和true，否则返回false
        if (isEmpty()) {
            return false;
        }
        x = front->data;
        return true;
    }
    
    template<class T>
    int LinkedQueue<T>::getSize()const {
        //函数返回队列元素的个数
        LinkNode<T> *p = front;
        int queueEleAmount = 0;
        while (p != NULL) {
            queueEleAmount++;
            p = p->next;
        }
        return queueEleAmount;
    }
    
    template<class T>
    bool LinkedQueue<T>::isEmpty() const {
        //判断队列是否为NULL并返回true，否则返回false
        if (front == NULL) {
            return true;
        }
        else {
            return false;
        }
    }
    
    template<class T>
    LinkedQueue<T>::~LinkedQueue() {
        //析构函数，释放程序中的资源
        makeEmpty();
    }
    
    template<class T>
    void LinkedQueue<T>::output(ostream & out) {
        //输出队列中的元素，被重载<<函数调用
        LinkNode<T> *current = front;
        while (current != NULL) {
            out << current->data << " ";
            current = current->next;
        }
        cout << endl;
    }
    
    template<class T>
    ostream & operator << (ostream & out, LinkedQueue<T> &LQ) {
        //重载<<运算符函数，调用output实现队列的输出
        LQ.output(out);
        return out;
    }

Main函数测试代码：

int main()
    {
        LinkedQueue<int> link_queue;
        link_queue.enQueue(1);              //入队测试
        link_queue.enQueue(2);
        link_queue.enQueue(3);
        link_queue.enQueue(4);
        link_queue.enQueue(5);
        cout << link_queue;
        int del_value1, del_value2;
        link_queue.delQueue(del_value1);    //出队测试
        link_queue.delQueue(del_value2);
        cout << link_queue;
        int queue_head = 0;
        link_queue.getFront(queue_head);    //读取队头测试
        cout << queue_head << endl;
        link_queue.makeEmpty();             //set NULL test
        if (link_queue.isEmpty()) {
            cout << "Queue is null" << endl;
        }
        cout << link_queue.getSize() << endl;//返回队列元素个数测试
    
        system("pause");
        return 0;
    }

运行效果：  
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