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數據結構中的隊列(queue)是什么,它有什么應用場景?

來源:千鋒教育
發布人:xqq
時間: 2023-10-11 02:44:06 1696963446

一、數據結構中的隊列

介紹

隊列是一種特殊的線性表,特殊之處在于它只允許在表的前端(front)進行刪除操作,而在表的后端(rear)進行插入操作,和棧一樣,隊列是一種操作受限制的線性表。進行插入操作的端稱為隊尾,進行刪除操作的端稱為隊頭。隊列的數據元素又稱為隊列元素。在隊列中插入一個隊列元素稱為入隊,從隊列中刪除一個隊列元素稱為出隊。因為隊列只允許在一端插入,在另一端刪除,所以只有較早進入隊列的元素才能最先從隊列中刪除,故隊列又稱為先進先出(FIFO—first in first out)線性表。

應用

隊列的數組實現

隊列可以用數組Q[1…m]來存儲,數組的上界m即是隊列所容許的最大容量。在隊列的運算中需設兩個指針:head,隊頭指針,指向實際隊頭元素;tail,隊尾指針,指向實際隊尾元素的下一個位置。一般情況下,兩個指針的初值設為0,這時隊列為空,沒有元素。數組定義Q[1…10]。Q(i) i=3,4,5,6,7,8。頭指針head=2,尾指針tail=8。隊列中擁有的元素個數為:L=tail-head。現要讓排頭的元素出隊,則需將頭指針加1。即head=head+1這時頭指針向上移動一個位置,指向Q(3),表示Q(3)已出隊。如果想讓一個新元素入隊,則需尾指針向上移動一個位置。即tail=tail+1這時Q(9)入隊。當隊尾已經處理在最上面時,即tail=10,如果還要執行入隊操作,則要發生”上溢”,但實際上隊列中還有三個空位置,所以這種溢出稱為”假溢出”。

隊列的鏈表實現

在隊列的形成過程中,可以利用線性鏈表的原理,來生成一個隊列。

基于鏈表的隊列,要動態創建和刪除節點,效率較低,但是可以動態增長。

隊列采用的FIFO(first in first out),新元素(等待進入隊列的元素)總是被插入到鏈表的尾部,而讀取的時候總是從鏈表的頭部開始讀取。每次讀取一個元素,釋放一個元素。所謂的動態創建,動態釋放。因而也不存在溢出等問題。由于鏈表由結構體間接而成,遍歷也方便。

隊列的基本運算

(1)初始化隊列:Init_Queue(q) ,初始條件:隊q 不存在。操作結果:構造了一個空隊;

(2)入隊操作: In_Queue(q,x),初始條件: 隊q 存在。操作結果: 對已存在的隊列q,插入一個元素x 到隊尾,隊發生變化;

(3)出隊操作: Out_Queue(q,x),初始條件: 隊q 存在且非空,操作結果: 刪除隊首元素,并返回其值,隊發生變化;

(4)讀隊頭元素:Front_Queue(q,x),初始條件: 隊q 存在且非空,操作結果: 讀隊頭元素,并返回其值,隊不變;

(5)判隊空操作:Empty_Queue(q),初始條件: 隊q 存在,操作結果: 若q 為空隊則返回為1,否則返回為0。

延伸閱讀:

二、隊列的特點

先進先出 First In First Out(FIFO)

InitQueue(&Q):初始化隊列,構造一個空隊列Q。

DestroyQueue(&Q):銷毀隊列。銷毀并釋放隊列Q所占用的內存空間。

EnQueue(&Q,x):入隊,若隊列Q未滿,將x加入,使之成為新的隊尾。

DeQueue(&Q,&x):出隊,若隊列Q非空,刪除隊頭元素,并用x返回。

GetHead(Q,&x):讀隊頭元素,若隊列Q非空,則將隊頭元素賦值給x。

其他常用操作: QueueEmpty(Q):判隊列空,若隊列Q為空返回true,否則返回false。

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