[数据结构]队列
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2022-05-05 10:00:01
...
[数据结构]队列
定义: 允许在一端进行插入,而在另一端进行删除的线性表。允许进行删除运算的一端队头,允许进行插入运算的一端队尾。
逻辑结构: 与线性表相同,仍为一对一关系。
存储结构: 用顺序队列或链队列存储均可。
运算规则: “先进先出”/“后进后出”
实现方式: 关键是编写入队和出队函数,具体实现依顺序队列或链队列的不同而不同。
队的表示:
ADT Queue{
数据对象:D={ai | ai ∈ ElemSet ,i=1,2...,n,n>=0}
数据关系:R1={<ai-1,ai>|ai-1,ai ∈ D,i=1,2,3...,n}
//约定a1端为队列头,an端为队尾
基本操作:初始化,入队,出队,构造空队列,销毁队列,清空队列,判空....
}
基本操作:
InitQueue(&Q);//构造空队列
DestroyQueue(&Q);//销毁队列
QueueEmpty(Q);//判空,空———TRUE
QueueLength(Q);//取队列长度
ClearQueue(&Q);//清空队列
GetHead(Q,&e);//取队头元素
EnQueue(&Q,e);//入队列
DeQueue(&Q,&e);//出队列
QueueTraverse(Q,visit());//遍历
队列的顺序表示——用一维数组base[M]
#define M 100//最大队列长度
Typedef struct{
QElemType *base;//初始化的动态分配存储空间
int front;//头指针
int rear;//尾指针
}SqQueue;
空队标志:front==rear
入队:base[rear++]=x;
出队:x=base[front++];
循环队列
循环队列的表示
#define MAXQSIZE 100
#define OK 1
#define ERROR 0
#define OVERFLOW -2
#define MAXQSIZE 100//最大队列长度
typedef char QElemType;
typedef char SElemType;
typedef int Status;
Typedef struct{
QElemType *base;//初始化的动态分配存储空间
int front;//头指针
int rear;//尾指针
}SqQueue;
循环队列初始化
//算法 循环队列的初始化
Status InitQueue(SqQueue &Q) {//构造一个空队列Q
Q.base = new QElemType[MAXQSIZE]; //为队列分配一个最大容量为MAXSIZE的数组空间
if (!Q.base)
exit(OVERFLOW); //存储分配失败
Q.front = Q.rear = 0; //头指针和尾指针置为零,队列为空
return OK;
}
求循环队列的长度
//算法 求循环队列的长度
int QueueLength(SqQueue Q){
return (Q.rear-Q.front+MAXQSIZE)%MAXQSIZE;
}
循环队列入队
//算法 循环队列入队
Status EnQueue(SqQueue &Q, QElemType e) {//插入元素e为Q的新的队尾元素
if ((Q.rear + 1) % MAXQSIZE == Q.front) //尾指针在循环意义上加1后等于头指针,表明队满
return ERROR;
Q.base[Q.rear] = e; //新元素插入队尾
Q.rear = (Q.rear + 1) % MAXQSIZE; //队尾指针加1
return OK;
}
循环队列出队
//算法 循环队列出队
Status DeQueue(SqQueue &Q,QElemType &e)
{
if(Q.front==Q.rear)
return ERROR;
e=Q.base[Q.front];
Q.front=(Q.front+1)%MAXQSIZE;
return OK;
}
完整代码
#include<iostream>
#include<fstream>
using namespace std;
#define MAXQSIZE 100
#define OK 1
#define ERROR 0
#define OVERFLOW -2
typedef char QElemType;
typedef char SElemType;
typedef int Status;
typedef struct {
QElemType *base;//初始化时动态分配存储空间
int front;//头指针
int rear;//尾指针
} SqQueue;
Status EnQueue(SqQueue &Q, QElemType e);
Status DeQueue(SqQueue &Q, QElemType &e);
//算法 循环队列的初始化
Status InitQueue(SqQueue &Q) {//构造一个空队列Q
Q.base = new QElemType[MAXQSIZE]; //为队列分配一个最大容量为MAXSIZE的数组空间
if (!Q.base)
exit(OVERFLOW); //存储分配失败
Q.front = Q.rear = 0; //头指针和尾指针置为零,队列为空
return OK;
}
//算法 求循环队列的长度
int QueueLength(SqQueue Q){
return (Q.rear-Q.front+MAXQSIZE)%MAXQSIZE;
}
//算法 循环队列入队
Status EnQueue(SqQueue &Q, QElemType e) {//插入元素e为Q的新的队尾元素
if ((Q.rear + 1) % MAXQSIZE == Q.front) //尾指针在循环意义上加1后等于头指针,表明队满
return ERROR;
Q.base[Q.rear] = e; //新元素插入队尾
Q.rear = (Q.rear + 1) % MAXQSIZE; //队尾指针加1
return OK;
}
//算法 循环队列出队
Status DeQueue(SqQueue &Q,QElemType &e)
{
if(Q.front==Q.rear)
return ERROR;
e=Q.base[Q.front];
Q.front=(Q.front+1)%MAXQSIZE;
return OK;
}
int main() {
**对函数进行调用**
}
链队列
链队列的表示
typedef struct QNode {
QElemType data;
struct QNode *next;
} QNode, *QueuePtr;
typedef struct {
QueuePtr front; //队头指针
QueuePtr rear; //队尾指针
} LinkQueue;
链队列的初始化
//算法 链队的初始化
Status InitQueue(LinkQueue &Q) {//构造一个空队列Q
Q.front = Q.rear = new QNode; //生成新结点作为头结点,队头和队尾指针指向此结点
Q.front->next = NULL; //头结点的指针域置空
return OK;
}
销毁链队列
//算法 销毁链队列
Status DestroyQueue(LinkQueue &Q){
while(Q.front){
Q.rear=Q.front->next;
free(Q.front);
Q.front=Q.rear;}
return OK;
}
判断链队列是否为空
//算法 判断链队列是否为空
Status QueueEmpty(LinkQueue Q){
return(Q.front==Q.rear);
}
求链队列的队头元素
//算法 求链队列的队头元素
Status GetHead(LinkQueue Q,QElemType &e){
if(Q.front==Q.rear)
return ERROR;
e=Q.front->next->data;
return OK;
}
链队列入队
//算法 链队的入队
Status EnQueue(LinkQueue &Q, QElemType e) {//插入元素e为Q的新的队尾元素
QueuePtr p;
p = new QNode; //为入队元素分配结点空间,用指针p指向
p->data = e; //将新结点数据域置为e
p->next = NULL;
Q.rear->next = p; //将新结点插入到队尾
Q.rear = p; //修改队尾指针
return OK;
}
链队列出队
//算法 链队的出队
Status DeQueue(LinkQueue &Q, QElemType &e) {
QueuePtr p;
if(Q.front==Q.rear)
return ERROR;
p=Q.front->next;
e=p->data;
Q.front->next=p->next;
if(Q.rear==p)
Q.rear=Q.front;
delete p;
return OK;
}
完整代码
#include<iostream>
#include<fstream>
#include<bits/stdc++.h>
using namespace std;
#define OK 1
#define ERROR 0
#define OVERFLOW -2
typedef char QElemType;
typedef int Status;
typedef char SElemType;
//- - - - - 队列的链式存储结构- - - - -
typedef struct QNode {
QElemType data;
struct QNode *next;
} QNode, *QueuePtr;
typedef struct {
QueuePtr front; //队头指针
QueuePtr rear; //队尾指针
} LinkQueue;
Status EnQueue(LinkQueue &Q, QElemType e);
Status DeQueue(LinkQueue &Q, QElemType &e);
//算法 链队的初始化
Status InitQueue(LinkQueue &Q) {//构造一个空队列Q
Q.front = Q.rear = new QNode; //生成新结点作为头结点,队头和队尾指针指向此结点
Q.front->next = NULL; //头结点的指针域置空
return OK;
}
//算法 求链队列的队头元素
Status GetHead(LinkQueue Q,QElemType &e){
if(Q.front==Q.rear)
return ERROR;
e=Q.front->next->data;
return OK;
}
//算法 判断链队列是否为空
Status QueueEmpty(LinkQueue Q){
return(Q.front==Q.rear);}
//算法 销毁链队列
Status DestroyQueue(LinkQueue &Q){
while(Q.front){
Q.rear=Q.front->next;
free(Q.front);
Q.front=Q.rear;}
return OK;
}
//算法 链队的入队
Status EnQueue(LinkQueue &Q, QElemType e) {//插入元素e为Q的新的队尾元素
QueuePtr p;
p = new QNode; //为入队元素分配结点空间,用指针p指向
p->data = e; //将新结点数据域置为e
p->next = NULL;
Q.rear->next = p; //将新结点插入到队尾
Q.rear = p; //修改队尾指针
return OK;
}
//算法 链队的出队
Status DeQueue(LinkQueue &Q, QElemType &e) {//插入元素e为Q的新的队尾元素
QueuePtr p;
if(Q.front==Q.rear)
return ERROR;
p=Q.front->next;
e=p->data;
Q.front->next=p->next;
if(Q.rear==p)
Q.rear=Q.front;
delete p;
return OK;
}
int main() {
**对函数进行调用**
}
注意: 当队列中的元素个数变化较大时,应该采用链队列;反之,应该采取循环队列。此外,如果确定不会发生溢出,也可以采用顺序队列。
例题
● 最短路径问题
● 迷宫问题
上一篇: CLH锁与MCS锁
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