美文网首页
基本数据结构(表, 栈,队列)

基本数据结构(表, 栈,队列)

作者: 寻找时光机 | 来源:发表于2017-09-21 20:36 被阅读182次

    最近想回过头来看看以前写的一些代码,做的一些项目,可叹为何刚进大学的时候不知道要养成写博客的好习惯。现在好多东西都没有做记录,后面也没再遇到相同的问题,忘的都差不多了。只能勉强整理了下面写的一些笔记和代码,这些代码有的是参考别人的代码,但都是自己曾经一点点敲的,挂出来,虽然很基础,但希望能对别人有帮助。

                                                                                                                                        ------Shawn

    数据结构中最简单和基本的三中数据结构就是表(List),栈(Stack)和队列(Queue),并且,每一个有意义的程序都会使用至少一种这样的数据结构。这篇文章将简单介绍三种基本数据结构以及在C++上的实现。

    3.队列(Queue)

    队列也是表,然而,使用队列时插入是在一端进行,而删除是在另外一端进行的。

    先进先出。

    3.1队列模型

    3.2 队列的操作

    队列通常提供的操作:

    入队: 通常命名为push()

    出队: 通常命名为pop()

    求队列中元素个数

    判断队列是否为空

    获取队首元素

    3.3 队列的存储结构

    队列与栈一样是一种线性结构,因此以常见的线性表如数组、链表作为底层的数据结构。

    本文中,我们以数组、链表为底层数据结构构建队列。

    3.4队列的数组实现

    对于每一个队列数组结构,保留一个数组the array以及位置front和back,代表队列的两端。此外,还需要记录队列的大小,即记录的元素的个数currentsize

    要enqueue元素x,可将currentsize和back增1,然后置theArray[back]=x.

    要dequeue一个元素,可以置返回值为theArray[front],将currentsize减1,再将front增1.

    潜在的问题:

     多次执行enqueue后,队列似乎满了。

    解决方法:

    只要front或back到达数组的尾端,就绕回到开头。以循环数组实现。

    以数组作为底层数据结构时,一般讲队列实现为循环队列。这是因为队列在顺序存储上的不足:每次从数组头部删除元素(出队)后,需要将头部以后的所有元素往前移动一个位置,这是一个时间复杂度为O(n)的操作:

    可能有人说,把队首标志往后移动不就不用移动元素了吗?的确,但那样会造成数组空间的“流失”。

    我们希望队列的插入与删除操作都是O(1)的时间复杂度,同时不会造成数组空间的浪费,我们应该使用循环队列。

    所谓的循环队列,可以把数组看出一个首尾相连的圆环,删除元素时将队首标志往后移动,添加元素时若数组尾部已经没有空间,则考虑数组头部的空间是否空闲,如果是,则在数组头部进行插入。

    那么我们如何判断队列是空队列还是已满呢?

    栈空: 队首标志=队尾标志时,表示栈空,即红绿两个标志在图中重叠时为栈空。

    栈满 : 队尾+1 = 队首时,表示栈空。图三最下面的队列即为一个满队列。尽管还有一个空位,我们不存储元素。

    代码实现:

    3.5 队列的链实现

    链队列是基于链表实现的队列,它不存在数组的O(n)的元素移动问题或空间浪费问题。我们所要确定的就是链表哪头做队首,哪头做队尾。

    显然我们应该以链表头部为队首,链表尾部为队尾。存储一个指向队尾的指针,方便从链表尾插入元素;使用带头节点的链表,方便从链表头删除元素。

    代码实现:

    参考

    循环队列:https://github.com/huanzheWu/Data-Structure/blob/master/LoopQueue/LoopQueue/LoopQueue.h

    链队列:https://github.com/huanzheWu/Data-Structure/blob/master/LinkQueue/LinkQueue/LinkQueue.h

    相关文章

      网友评论

          本文标题:基本数据结构(表, 栈,队列)

          本文链接:https://www.haomeiwen.com/subject/ioyasxtx.html