队列

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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