优先级队列的实现

1 优先级队列的实现

优先队列： 它的入队顺序没有变化，但是出队的顺序是根据优先级的高低来决定的。优先级高的优先出队。

代码实现如下：

#include <stdio.h>
#include <assert.h>
#include <Windows.h>
#include <iostream>
#include <iomanip>

using namespace std;

#define MaxSize 5 //队列的最大容量

typedef int DataType; //任务队列中元素类型

typedef struct _QNode { //结点结构
	int priority; //每个节点的优先级,0 最低优先级，9 最高优先级，优先级相同，取第一个节点
	DataType data;
	struct _QNode* next;
}QNode;

typedef QNode* QueuePtr;

typedef struct Queue
{
	int length; //队列的长度
	QueuePtr front; //队头指针
	QueuePtr rear; //队尾指针
}LinkQueue;

//队列初始化，将队列初始化为空队列
void InitQueue(LinkQueue* LQ)
{
	if (!LQ) return;

	LQ->length = 0;
	LQ->front = LQ->rear = NULL; //把对头和队尾指针同时置 0
}

//判断队列为空
int IsEmpty(LinkQueue* LQ)
{
	if (!LQ) return 0;

	if (LQ->front == NULL)
	{
		return 1;
	}

	return 0;
}

//判断队列是否为满
int IsFull(LinkQueue* LQ)
{
	if (!LQ) return 0;

	if (LQ->length == MaxSize)
	{
		return 1;
	}

	return 0;
}

//入队,将元素 data 插入到队列 LQ 中
int EnterQueue(LinkQueue* LQ, DataType data, int priority) {
	if (!LQ) return 0;

	if (IsFull(LQ)) {
		cout << "无法插入元素 " << data << ", 队列已满!" << endl;
		return 0;
	}

	QNode* qNode = new QNode;
	qNode->data = data;
	qNode->priority = priority;
	qNode->next = NULL;

	if (IsEmpty(LQ)) {//空队列
		LQ->front = LQ->rear = qNode;
	}
	else {
		LQ->rear->next = qNode;//在队尾插入节点 qNode
		LQ->rear = qNode; //队尾指向新插入的节点
	}

	LQ->length++;

	return 1;
}

//出队，遍历队列，找到队列中优先级最高的元素 data 出队
int DeleteQueue(LinkQueue* LQ, DataType* data) {
	QNode** prev = NULL, * prev_node = NULL;//保存当前已选举的最高优先级节点上一个节点的指针地址。 
	QNode * last = NULL, *tmp = NULL;
	
	if (!LQ || IsEmpty(LQ)) {
		cout << "队列为空！" << endl;
		return 0;
	}

	if (!data) return 0;

	//prev 指向队头 front 指针的地址
	prev = &(LQ->front);
	printf("第一个节点的优先级: %d\n", (*prev)->priority);
	last = LQ->front;
	tmp = last->next;
	while (tmp) {
		if (tmp->priority > (*prev)->priority) {
			printf("抓到个更大优先级的节点[priority: %d]\n",
				tmp->priority);
			prev = &(last->next);
			prev_node = last;
		}

		last = tmp;
		tmp = tmp->next;
	}

	*data = (*prev)->data;
	tmp = *prev;
	*prev = (*prev)->next;
	delete tmp;
	LQ->length--;

	//接下来存在 2 种情况需要分别对待
	//1.删除的是首节点,而且队列长度为零
	if (LQ->length == 0) {
		LQ->rear = NULL;
	}

	//2.删除的是尾部节点
	if (prev_node && prev_node->next == NULL) {
		LQ->rear = prev_node;
	}

	return 1;
}

//打印队列中的各元素
void PrintQueue(LinkQueue* LQ)
{
	QueuePtr tmp;

	if (!LQ) return;

	if (LQ->front == NULL) {
		cout << "队列为空！";
		return;
	}

	tmp = LQ->front;
	while (tmp)
	{
		cout << setw(4) << tmp->data << "[" << tmp->priority << "]";
		tmp = tmp->next;
	}

	cout << endl;
}

//获取队首元素，不出队
int GetHead(LinkQueue* LQ, DataType* data)
{
	if (!LQ || IsEmpty(LQ))
	{
		cout << "队列为空!" << endl;
		return 0;
	}

	if (!data) return 0;

	*data = LQ->front->data;

	return 1;
}

//清空队列
void ClearQueue(LinkQueue* LQ)
{
	if (!LQ) return;

	while (LQ->front) {
		QueuePtr tmp = LQ->front->next;
		delete LQ->front;
		LQ->front = tmp;
	}

	LQ->front = LQ->rear = NULL;
	LQ->length = 0;
}

//获取队列中元素的个数
int getLength(LinkQueue* LQ) {
	if (!LQ) return 0;

	return LQ->length;
}

int main()
{
	LinkQueue* LQ = new LinkQueue;
	DataType data = -1;

	//初始化队列
	InitQueue(LQ);

	//入队
	for (int i = 0; i < 5; i++) {
		EnterQueue(LQ, i + 10, i);
	}

	//打印队列中的元素
	printf("队列中的元素(总共%d 个)：", getLength(LQ));
	PrintQueue(LQ);
	cout << endl;

	//出队
	for (int i = 0; i < 5; i++) {
		if (DeleteQueue(LQ, &data)) {
			cout << "出队的元素是：" << data << endl;
		}
		else {
			cout << "出队失败！" << endl;
		}
	}

	//打印队列中的元素
	printf("出队五个元素后，队列中剩下的元素[%d]：\n", getLength(LQ));
	PrintQueue(LQ);
	cout << endl;
	ClearQueue(LQ);
	cout << "清空队列!\n";
	PrintQueue(LQ);

	//清理资源
	delete LQ;

	system("pause");
	return 0;
}

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参考资料：

1. C/C++从入门到精通-高级程序员之路【奇牛学院】