队列

作者: AceKitty | 来源:发表于2017-01-16 21:39 被阅读95次

    队列是只允许在一端进行插入操作,而在另一端进行删除操作的线性表。(先进先出)

    队列的链试存储结构

    队列既可以用链表实现,也可以用顺序表实现。跟栈相反的是,栈一般我们用顺序表来实现,而队列我们常用链表来实现,简称为链队列。

    • 队列的定义
    typedef int ElemType;
    typedef struct QNode {
        ElemType data;
        struct QNode *next;
    }QNode, *QueuePrt;
    typedef struct {
        QueuePrt front, rear; //队头, 队尾
    }LinkQueue;
    
    • 将队头指针指向链表队列的头节点,而队尾指针指向终端节点。(注:头节点不是必要的,但是为了方便操作,我们加上了)
    图片.png
    • 空队列时,front和rear都指向头结点。
    图片.png
    • 创建一个队列
      创建一个队列要完成两个任务:一是在内存中创建一个头结点, 二是将队列的头指针和尾指针都指向这个生成的头节点,因为此时是空队列。
    void initQueue(LinkQueue *q) {
        q->front = q->rear = (QueuePrt)malloc(sizeof(QNode));
        if (!q->front)
        {
            exit(0);
        }
        q->front->next = NULL;
    }
    

    *入队操作

    //在队列中插入元素
    void InsertQueue(LinkQueue *q, ElemType e) {
        QueuePrt p;
        p = (QueuePrt)malloc(sizeof(QNode));
        if (p == NULL)
        {
            exit(0);
        }
        p->data = e;
        p->next = NULL;
        q->rear->next = p;
        q->rear = p;
    }
    
    • 出队操作
    //删除队列中的元素
    void DeleteQueue(LinkQueue *q, ElemType *e) {
        QueuePrt p;
        if (q->front == q->rear)
        {
            return;
        }
        p = q->front->next;
        *e = p->data;
        q->front->next = p->next;
        if (q->rear == p)
        {
            q->rear = q->front;
        }
        free(p);
    }
    
    • 销毁队列
    //销毁队列
    void DestroyQueue(LinkQueue *q) {
        while (q->front)
        {
            q->rear = q->front->next;
            free(q->front);
            q->front = q->rear;
        }
    }
    

    队列的顺序存储结构

    假设一个队列有n个元素,则顺序存储的队列需建立一个大于n的存储单元,并把队列的所有元素存储在数组的前n个单元,数组下标为0的一端这是队头。

    图片.png
    • 入队出队操作:
      入队列操作其实就是在队尾追加一个元素,不需要任何移动,时间复杂度为O(1)。出队列则不同,因为我们已经假设下标为0的位置是队列的队头,因此每次出队列操作所有元素都要向前移动。
    图片.png

    队列这样的入队出队操作会存在一些问题,例如按下边的情形继续入队列,就会出现数组越界的错误:

    图片.png
    • 循环队列
      为了解决上述队列溢出问题,我们采用循环队列来实现。
      循环队列它的容量是固定的,并且它的队头和队尾指针都可以随着元素入出队列而发生改变,这样循环队列逻辑上就好像是一个环形存储空间。
    图片.png
    1. 定义一个循环队列
    #define MAXSIZE 100
    typedef struct {
        ElemType *base;//用于存放内存分配基地址 这里你也可以用数组存放
        int front;
        int rear;
    }cycleQueue;
    
    1. 初始化循环队列
    //循环队列的初始化
    void initQueue(cycleQueue *q) {
        q->base = (ElemType *)malloc(MAXSIZE * sizeof(ElemType));
        if (!q->base)
        {
            exit(0);
        }
        q->front = q->rear = 0;
    }
    
    1. 循环队列入队
    //入队操作
    void InsertQueue(cycleQueue *q, ElemType e) {
        if ((q->rear + 1)%MAXSIZE == q->front)
        {
            return; //队列已满
        }
        q->base[q->rear] = e;
        q->rear = (q->rear + 1) % MAXSIZE;
    }
    
    1. 循环队出队
    //出队列操作
    void DeleteQueue(cycleQueue *q, ElemType *e) {
        if (q->front == q->rear)
        {
            return;//队列为空
        }
        *e = q->base[q->front];
        q->front = (q->front + 1) % MAXSIZE;
    }
    
    人生,仿佛是栈的重现。
    每天你奔波于事业与家庭之间,做着似乎总是重复的事情,为的只是一餐温饱。
    你总说,在哪里跌倒就在那里爬起来,但是,你发现似乎总是在同一个地方跌倒无数次!
    有一那么一次,你弹栈找不到返回地址,你忧郁了,迷茫了。。。
    但是,你抬头仰望星空,在孤独中多思考,在彷徨中多回顾,就有希望,不断进取,就能成功!
    人生,又是一个大队列的实现,春夏秋冬年复一年,改变的是时间,不变的是你对未来的执念。
    

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