链队列为什么要设计一个头指针和一个尾指针

时间: 2023-11-02 13:40:21 浏览: 101

数据结构算法习题答案带头结点的循环链表表示队列,并且只设一个指针指向队尾元素结点(注意不设头指针).docx

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根据提供的文档内容，我们可以总结出以下关于使用带头结点的循环链表表示队列的数据结构算法知识点： ### 1. 循环链表定义及队列表示 #### 结点类型定义 ```c typedef int Datatype; // 定义数据类型 typedef struct QueueNode { Datatype data; // 存储数据 struct QueueNode *next; // 指向下一个结点的指针 } QueueNode; ``` 这里定义了一个名为`QueueNode`的结构体，用来表示循环链表中的每一个结点。 #### 队列类型定义 ```c typedef struct LinkQueue { QueueNode *rear; // 指向队尾元素的指针 } LinkQueue; ``` 该结构体定义了一个名为`LinkQueue`的类型，其中包含一个指针`rear`，指向队列中的最后一个结点（即队尾）。注意这里没有设置头指针。 ### 2. 队列操作算法 #### 初始化队列 ```c void InitQueue(LinkQueue &Q) { Q.rear = (QueueNode *)malloc(sizeof(QueueNode)); // 分配内存 Q.rear->next = Q.rear; // 将队尾指针指向自身形成循环 // 清空队列（这里可能是指清空已有元素） while (Q.rear != Q.rear->next) { QueueNode *s = Q.rear->next; Q.rear->next = s->next; free(s); // 释放内存 } } ``` 初始化队列操作首先为队尾指针分配内存，并将其指向自身，形成一个只有头结点的循环链表。接着，如果队列非空，则将队列中的所有元素出队并释放其内存空间。 #### 判空队列 ```c int EmptyQueue(LinkQueue &Q) { return Q.rear->next == Q.rear; // 如果队尾指针的下一个结点是自身，则队列为空 } ``` 此函数用于判断队列是否为空，通过检查队尾指针`rear`的下一个结点是否为其自身来实现。 #### 入队操作 ```c void EnQueue(LinkQueue &Q, Datatype x) { QueueNode *p = (QueueNode *)malloc(sizeof(QueueNode)); // 为新结点分配内存 p->data = x; // 设置新结点的数据 p->next = Q.rear->next; // 将新结点连接到队尾 Q.rear->next = p; // 更新队尾指针的下一个结点 Q.rear = p; // 将队尾指针移动到新结点 } ``` 入队操作首先为新结点分配内存，然后设置新结点的数据，将新结点连接到队尾，并更新队尾指针。 #### 出队操作 ```c Datatype DeQueue(LinkQueue &Q, Datatype &x) { if (EmptyQueue(Q)) { // 如果队列为空，则报错 Error("Queue underflow"); } QueueNode *p = Q.rear->next->next; // 找到待删除结点 x = p->data; // 获取待删除结点的数据 if (p == Q.rear) { // 如果队列中只有一个结点 Q.rear = Q.rear->next; // 更新队尾指针 Q.rear->next = p->next; // 更新队尾指针的下一个结点 } else { Q.rear->next->next = p->next; // 断开与待删除结点的链接 } free(p); // 释放待删除结点的内存 return x; } ``` 出队操作首先判断队列是否为空，如果非空则找到队头结点（即队尾指针下一个结点的下一个结点），获取其数据并删除该结点，同时更新队尾指针及其下一个结点。 ### 3. 第二种实现方式文档还提供了一种不同的实现方式，同样是基于带头结点的循环链表，但采用了不同的数据类型命名。 #### 结点类型定义 ```c typedef struct Node { int data; // 数据 struct Node *next; // 指针 } Node, *CiLNode; ``` #### 队列类型定义 ```c typedef struct { CiLNode CiLrear; // 指向队尾结点 } CiQueue; ``` #### 初始化队列 ```c void InitCiQueue(CiQueue &Q) { Q = (CiLNode *)malloc(sizeof(CiLNode)); // 分配内存 Q->next = Q; // 形成循环 } ``` #### 入队操作 ```c void EnCiQueue(CiQueue &Q, int x) { CiLNode p = (CiLNode *)malloc(sizeof(CiLNode)); // 分配内存 p->data = x; // 设置数据 p->next = Q->next; // 将新结点添加到队尾 Q->next = p; // 更新队尾指针 Q = p; // 移动队尾指针 } ``` #### 出队操作 ```c Status DeCiQueue(CiQueue &Q, int &x) { if (Q == Q->next) return INFEASIBLE; // 如果队列为空，则返回错误状态 CiLNode p = Q->next->next; // 找到待删除结点 x = p->data; // 获取待删除结点的数据 Q->next->next = p->next; // 断开与待删除结点的链接 free(p); // 释放待删除结点的内存 return OK; // 成功返回OK状态 } ``` 这两种实现方式均使用了带头结点的循环链表来表示队列，并且只设置了一个指向队尾元素的指针，实现了基本的队列操作如初始化、入队和出队等。通过上述分析，可以清晰地理解如何使用循环链表表示队列以及如何进行基本的操作。

链队列是一种以链表方式实现的队列，它是基于链表实现的，因此需要一个头指针和一个尾指针来标识链表的头和尾。头指针指向链表的头节点，尾指针指向链表的尾节点。在队列中，元素从尾部入队，从头部出队。因此，当队列为空时，头指针和尾指针都指向NULL，而当队列非空时，头指针指向链表的头节点，尾指针指向链表的尾节点。使用头指针和尾指针可以使得队列的操作变得简单和高效。比如，在链队列中插入和删除元素时，只需要移动尾指针即可，而不必遍历整个队列。此外，头指针和尾指针还可以用于优化队列的空间利用率，因为它们可以帮助我们更好地管理链表的空间，避免浪费。

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链队列为什么要设计一个头指针和一个尾指针

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