155 lines
4.2 KiB
Markdown
155 lines
4.2 KiB
Markdown
---
|
||
layout: post
|
||
title: "大话数据结构：队列"
|
||
date: 2020-06-14 10:01:08
|
||
author: "Viletyy"
|
||
header-style: text
|
||
tags:
|
||
- 数据结构
|
||
---
|
||
## 队列
|
||
**队列**（Queue）是只允许在一端进入插入操作，而在另一端进行删除操作的线性表
|
||
|
||
队列是一种先进先出（First In First Out）的线性表，简称FIFO。允许插入的一端称为队尾，允许删除的一端称为对头。
|
||
|
||
### 队列的抽象数据类型
|
||
```c
|
||
ADT 队列(Queue)
|
||
Data
|
||
同线性表。元素具有相同的类型，相邻元素具有前驱和后继关系。
|
||
Operation
|
||
InitQueue(*Q): 初始化操作，建立一个空队列Q。
|
||
DestroyQueue(*Q): 若队列Q存在，则销毁它。
|
||
ClearQuene(*Q): 将队列Q清空。
|
||
QueueEmpty(Q): 若队列Q为空，返回true，否则返回false。
|
||
GetHead(Q, *e): 若队列Q存在且非空，用e返回队列Q的对头元素。
|
||
EnQueue(*Q, e): 若队列Q存在，插入新元素e到队列Q中并称为队尾元素。
|
||
DeQueue(*Q, e): 删除队列Q中队头元素，并用e返回其值。
|
||
QueueLength(Q): 返回队列Q的元素个数。
|
||
endADT
|
||
```
|
||
|
||
### 循环队列
|
||
队列这种头尾相接的顺序存储结构称为循环队列。
|
||
|
||
最大尺寸为QueueSIze
|
||
|
||
队列满的条件是`(rear+1)%QueueSize == front`
|
||
|
||
通用的计算队列长度公式：`(rear-front+QueueSize)%QueueSize`
|
||
|
||
#### 结构
|
||
|
||
```c
|
||
typedef int QElemType; /*QElemType类型根据实际情况而定，这里假设为int*/
|
||
/*循环队列的顺序存储结构*/
|
||
typedef struct
|
||
{
|
||
QElemType data[MAXSIZE];
|
||
int front; /*头指针*/
|
||
int rear; /*尾指针，若队列不空，指向队列尾元素的下一个位置*/
|
||
}SqQueue;
|
||
```
|
||
|
||
#### 初始化
|
||
```c
|
||
Status InitQueue(SqQueue *Q)
|
||
{
|
||
Q->front=0;
|
||
Q->rear=0;
|
||
return OK;
|
||
}
|
||
```
|
||
|
||
#### 求队列长度
|
||
```c
|
||
int QueueLength(SqQueue Q)
|
||
{
|
||
return (Q.rear - Q.front + MAXSIZE) % MAXSIZE;
|
||
}
|
||
```
|
||
|
||
#### 入队操作
|
||
```c
|
||
/*若队列未满，则插入元素e为Q新的队尾元素*/
|
||
Status EnQueue(SqQueue *Q, QElemType e)
|
||
{
|
||
if ((Q->rear+1)%MAXSIZE == Q->front) /*队列满的判断*/
|
||
return ERROR;
|
||
Q->data[Q->rear]=e; /*将元素e赋值给队尾*/
|
||
Q->rear=(Q->rear+1)%MAXSIZE; /*rear指针向后移一位，若到最后则转到数组头部*/
|
||
|
||
return OK;
|
||
}
|
||
```
|
||
|
||
#### 出队操作
|
||
```c
|
||
/*若队列不空，则删除Q中队头元素，用e返回其值*/
|
||
Status DeQueue(SqQueue *Q, QElemType *e)
|
||
{
|
||
if (Q->front == Q->rear) /*队列空的判断*/
|
||
return ERROR;
|
||
*e=Q->data[Q->front]; /*将队头元素赋值给e*/
|
||
Q->front=(Q->front+1)%MAXSIZE; /*front指针向后移一位，若到最后则转到数组头部*/
|
||
|
||
return OK;
|
||
}
|
||
```
|
||
|
||
### 队列的链式存储结构及实现
|
||
队列的链式存储结构，其实就是线性表的单链表，只不过它只能尾进头出而已，我们把它简称为链队列。
|
||
#### 结构
|
||
```c
|
||
typedef int QElemType; /*QElemType类型根据实际情况而定，这里假设为int*/
|
||
|
||
typedef struct QNode /*结点结构*/
|
||
{
|
||
QElemType data;
|
||
struct QNode *next;
|
||
}Qnode, *QueuePtr;
|
||
|
||
typedef struct /*队列的链表结构*/
|
||
{
|
||
QueuePtr front, rear; /*队头，队尾指针*/
|
||
}LinkQueue;
|
||
```
|
||
|
||
#### 入队操作
|
||
```c
|
||
/*插入元素e为Q的新的队尾元素*/
|
||
Status EnQueue(LinkQueue *Q, QElemType e)
|
||
{
|
||
QueuePtr s =(QueuePtr)malloc(sizeof(QNode));
|
||
if(!s) /*存储分配失败*/
|
||
exit(OVERFLOW);
|
||
s->data=e;
|
||
s->next=NULL;
|
||
Q->rear->next=s; /*把拥有元素e新结点s赋值给原队尾结点的后继*/
|
||
Q->rear=s; /*把当前的s设置为队尾结点，rear指向s*/
|
||
return OK;
|
||
}
|
||
```
|
||
|
||
#### 出队操作
|
||
```c
|
||
/*若队列不空，删除Q的队头元素，用e返回其值，并返回OK，否则返回ERROR*/
|
||
Status DeQueue(LinkQueue *Q, QElemType *e)
|
||
{
|
||
QueuePtr p;
|
||
if (Q->front==Q->rear)
|
||
return ERROR;
|
||
p=Q->front->next; /*将欲删除的队头结点暂存给p*/
|
||
*e = p->data; /*将欲删除的对头结点的值赋值给e*/
|
||
Q->front->next=p->next /*将原队头结点后继p->next赋值给头结点后继*/
|
||
if (Q->rear == p) /*若队头是队尾，则删除后将rear指向头结点*/
|
||
Q->rear = Q->front;
|
||
free(p);
|
||
return OK;
|
||
}
|
||
```
|
||
|
||
|
||
参考资料：
|
||
|
||
- [大话数据结构]() |