队列
队列的基本概念
- 队列是有限个同类型元素的线性序列
- 队列也是一种运算受限的线性表,而且是先进先出的线性表 FIFO
- 新加入的数据元素加入在队尾,出队列的数据元素在队列首部被删除
如下图所示
屏幕快照 2019-04-24 16.49.55.png
队列的基本运算
- 队列初始化
- 队列判空
- 入队
- 出队
- 取队列首元素
- 清空队列
- 销毁队列
- 获取队列长度
队列的两种存储结构
顺序存储
先看一个图:
屏幕快照 2019-04-24 17.24.59.png
从上图看出,随着队列的入队、出队进行,会使整体队列向上移动(也就是向后移动),当队尾指针指向最上端的存储区域时,就不能入队了,再入队会出现溢出,但是实际上队列中还有空余空间;这种现象称为"假溢出"。
解决假溢出的方法:
- 方法一:每次队列出队时,让队列整体向前移动一个位置,这样就保证了队首元素始终在最前边(存储空间的首个元素地址);但是这样每次都需移动N个元素,平均时间复杂度为O(n);效率低
- 方法二:当队尾出现溢出时,可判断头指针位置,如果前边有空余位置,则把当前队列整体前移,这样可减少元素的移动次数,可以看做是方法一的优化;
- 方法三:引入循环队列的概念。可以将队列看成首尾相接的循环结构,当队尾指针到队尾后,再从头指针开始;这种方法就不需要移动元素了,这种顺序队列称为循环队列。
循环队列
当使用了循环队列,入队的队尾指针加1操作及出队的队首指针加1操作要做响应的修改,当front==rear时,有可能是空队列,也有可能队列已满,为了区分开,队列最多可容纳maxsize-1个元素。
循环队列 C语言实现
const int maxsize = 10;
typedef struct queue {
int front;
int rear;
int data[maxsize];//数据为int类型
}CycleQueue;
1、队列初始化
CycleQueue *initCycleQueue() {
CycleQueue *queue = (CycleQueue *)malloc(sizeof(CycleQueue));
queue->front = 0;
queue->rear = 0;
return queue;
}
2、 队列判空
int emptyQueue(CycleQueue *queue) {
if (queue->front == queue->rear) {
return 1;
}
return 0;
}
3、入队
int enQueue(CycleQueue *queue,int x) {
if ((queue->rear+1) % maxsize == queue->front) {
printf("队列已满");
return 0;
} else {
queue->rear = (queue->rear+1) % maxsize;
queue->data[queue->rear] = x;
return 1;
}
}
4、出队
int outQueue(CycleQueue *queue) {
if (emptyQueue(queue)) {
printf("队列为空");
return 0;
} else {
queue->front = (queue->front+1) % maxsize;
return 1;
}
}
5、取队列首元素
int getFirst(CycleQueue *queue) {
if (emptyQueue(queue)) {
printf("队列为空");
return -1;
} else {
return queue->data[queue->front+1];
}
}
6、清空队列
void clearQueue(CycleQueue *queue) {
queue->front = 0;
queue->rear = 0;
}
7、销毁队列
void destoryQueue(CycleQueue *queue) {
free(queue);
queue = NULL;
}
8、获取队列长度
int lengthQueue(CycleQueue *queue) {
return (queue->rear-queue->front+maxsize) % maxsize;
}
链队列
。。。
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