队列----定义和实现
来源:互联网 发布:南宁大数据平台 编辑:程序博客网 时间:2024/06/09 23:02
1、队列的定义
队列(Queue):也是运算受限的线性表。是一种先进先出(First In First Out ,简称FIFO)的线性表。只允许在表的一端front进行插入,而在另一端rear进行删除。
队首(front) :允许进行删除的一端称为队首。
队尾(rear) :允许进行插入的一端称为队尾。
例如:排队购物。操作系统中的作业排队。先进入队列的成员总是先离开队列。
队列中没有元素时称为空队列。在空队列中依次加入元素a1, a2, …, an之后,a1是队首元素,an是队尾元素。显然退出队列的次序也只能是a1, a2, …, an ,即队列的修改是依先进先出的原则进行的,如图所示。
2 、队列的抽象数据类型定义
ADT Queue{
数据对象:D ={ ai|ai∈ElemSet, i=1, 2, …, n, n >= 0 }
数据关系:R = {<ai-1, ai> | ai-1, ai∈D, i=2,3,…,n }
约定a1端为队首,an端为队尾。
基本操作:
Create():创建一个空队列;
EmptyQue():若队列为空,则返回true ,否则返回flase ;
FullQue();若队列为满,则返回true ,否则返回flase ;
⋯⋯
InsertQue(x) :向队尾插入元素x;
DeleteQue(x) :删除队首元素x;
} ADT Queue
3、队列的表示和实现
队列可以由三种方式实现:静态数组队列、动态数组队列和链式队列。
(1)静态数组队列(循环数组队列实现)
循环队列可以更简单防止伪溢出的发生,但队列大小是固定的。/* 队列的顺序存储结构(循环队列) */#define MAX_QSIZE 5 /* 最大队列长度+1 */typedef struct{ QElemType *base; /* 初始化的动态分配存储空间 */ int front; /* 头指针,若队列不空,指向队列头元素 */ int rear; /* 尾指针,若队列不空,指向队列尾元素的下一个位置 */}SqQueue; /* 循环队列的基本操作(9个) */void InitQueue(SqQueue *Q){ /* 构造一个空队列Q */ Q->base=malloc(MAX_QSIZE*sizeof(QElemType)); if(!Q->base) /* 存储分配失败 */ exit(OVERFLOW); Q->front=Q->rear=0;/*空队列*/} void DestroyQueue(SqQueue *Q){ /* 销毁队列Q,Q不再存在 */ if(Q->base) free(Q->base); Q->base=NULL; Q->front=Q->rear=0;} void ClearQueue(SqQueue *Q){ /* 将Q清为空队列 */ Q->front=Q->rear=0;} Status QueueEmpty(SqQueue Q){ /* 若队列Q为空队列,则返回TRUE;否则返回FALSE */ if(Q.front==Q.rear) /* 队列空的标志 */ return TRUE; else return FALSE;} int QueueLength(SqQueue Q){ /* 返回Q的元素个数,即队列的长度 */ return(Q.rear-Q.front+MAX_QSIZE)%MAX_QSIZE;} Status GetHead(SqQueue Q,QElemType *e){ /* 若队列不空,则用e返回Q的队头元素,并返回OK;否则返回ERROR */ if(Q.front==Q.rear) /* 队列空 */ return ERROR; *e=Q.base[Q.front]; return OK;} Status EnQueue(SqQueue *Q,QElemType e){ /* 插入元素e为Q的新的队尾元素 */ if((Q->rear+1)%MAX_QSIZE==Q->front) /* 队列满 */ return ERROR; Q->base[Q->rear]=e; Q->rear=(Q->rear+1)%MAX_QSIZE; return OK;} Status DeQueue(SqQueue *Q,QElemType *e){ /* 若队列不空,则删除Q的队头元素,用e返回其值,并返回OK;否则返回ERROR */ if(Q->front==Q->rear) /* 队列空 */ return ERROR; *e=Q->base[Q->front]; Q->front=(Q->front+1)%MAX_QSIZE; return OK;} void QueueTraverse(SqQueue Q,void(*vi)(QElemType)){ /* 从队头到队尾依次对队列Q中每个元素调用函数vi() */ int i; i=Q.front; while(i!=Q.rear) { vi(Q.base[i]); i=(i+1)%MAX_QSIZE; } printf("\n");}
(2)动态数组队列
(3)链式队列
单链队列单链队列使用链表作为基本数据结果,所以不存在伪溢出的问题,队列长度也没有限制。但插入和读取的时间代价较高/* 单链队列——队列的链式存储结构 */typedef struct QNode{ QElemType data; struct QNode *next;}QNode,*QueuePtr; typedef struct{ QueuePtr front,rear; /* 队头、队尾指针 */}LinkQueue; /* 链队列的基本操作(9个) */void InitQueue(LinkQueue *Q){ /* 构造一个空队列Q */ Q->front=Q->rear=malloc(sizeof(QNode)); if(!Q->front) exit(OVERFLOW); Q->front->next=NULL;} void DestroyQueue(LinkQueue *Q){ /* 销毁队列Q(无论空否均可) */ while(Q->front) { Q->rear=Q->front->next; free(Q->front); Q->front=Q->rear; }} void ClearQueue(LinkQueue *Q){ /* 将Q清为空队列 */ QueuePtr p,q; Q->rear=Q->front; p=Q->front->next; Q->front->next=NULL; while(p) { q=p; p=p->next; free(q); }} Status QueueEmpty(LinkQueue Q){ /* 若Q为空队列,则返回TRUE,否则返回FALSE */ if(Q.front->next==NULL) return TRUE; else return FALSE;} int QueueLength(LinkQueue Q){ /* 求队列的长度 */ int i=0; QueuePtr p; p=Q.front; while(Q.rear!=p) { i++; p=p->next; } return i;} Status GetHead_Q(LinkQueue Q,QElemType *e){ /* 若队列不空,则用e返回Q的队头元素,并返回OK,否则返回ERROR */ QueuePtr p; if(Q.front==Q.rear) return ERROR; p=Q.front->next; *e=p->data; return OK;} void EnQueue(LinkQueue *Q,QElemType e){ /* 插入元素e为Q的新的队尾元素 */ QueuePtr p=malloc(sizeof(QNode)); if(!p) /* 存储分配失败 */ exit(OVERFLOW); p->data=e; p->next=NULL; Q->rear->next=p; Q->rear=p;} Status DeQueue(LinkQueue *Q,QElemType *e){ /* 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 */ 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; free(p); return OK;} void QueueTraverse(LinkQueue Q,void(*vi)(QElemType)){ /* 从队头到队尾依次对队列Q中每个元素调用函数vi() */ QueuePtr p; p=Q.front->next; while(p) { vi(p->data); p=p->next; } printf("\n");}
相关信息可参考:http://zh.wikipedia.org/zh-cn/%E9%98%9F%E5%88%97
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