数据结构Ｃ＋＋语言描述专题系列 （三） 队列

1、队列及其实现

队列的定义：在表的一端(rear)进行输入，在另一端(front)进行输出操作的表。
队列的特点：先进先出(FIFO)。

• 队列的抽象数据类型

ADT  Queue  is  Data        数据项列表        front：队列中第一个数据项的位置        rear： 队列中最后一个数据项的位置        count：队列中元素的个数  Operations        Constructor        // 初始化队头和队尾        append               // 入队列        serve                  // 出队列        retrieve              // 返回队列头部的元素的值        empty                // 检测队列是否为空end  ADT  Queue

• 类队列的声明与实现

类Queue的定义class Queue{   protected:       int front, rear, count;       Queue_entry entry[maxqueue];   public:       Queue( );        bool empty( ) const;       Error_code append(const Queue_entry &x);       Error_code serve( );       Error_code retrieve(Queue_entry &x)  const;        }

• 派生类队列

队列中还有一些重要的方法如队列中的元素个数、清空队列、队列满测试等等。
采用C+ + 的派生类方法加以解决。

class Extended_queue: public Queue{    public:       bool full( ) const;             // 测试派生类队列是否满       int size( ) const;               // 返回派生类队列中元素个数       void clear( );                    //  清空派生类队列       Error_code serve_and_retrieve(Queue_entry &x);     //  返回派生                                                   类队列的头元素并修改队列头的位置};

• 顺序队列的操作示意

在队列中有三个元素A、B、C

2、循环队列

指针移动用求余运算达到“循环”的目的。

• 循环队列的实现

Queue的构造函数   Queue∷Queue( ) /* Post: The Queue is initialized to be empty.  */    {       count = 0;       rear = maxqueue – 1       front = 0 }函数空的测试Bool Queue ∷empty( ) const/* Post: Return true if the Queue is empty, otherwise return false. */{    return count = = 0;入队列操作首先要判断队列是否满?(用记数判断队列满)Error_code  Queue ∷append(const Queue_entry &item)/* Post: item is added to the rear of the Queue. If the Queue is full return an Error_code of overflow and leave the Queue unchanged. */{   if (count > = maxqueue) return overflow;         // 判断队列是否满   count + +;   rear = (rear+1) % maxqueue;  // 修改队尾指针   entry[rear] = item;          // 在队尾插入数据项   return success; }出队列操作Error_code Queue∷serve( )/* Post: The front of the Queue is removed. If the Queue is empty return an Error_code of underflow. */{   if (count< = 0)  return downflow;     // 判断队列是否为空   count - -;   front = (front+1) % maxqueue;         // 修改队头指针   return  success;}检索队列头元素Error_code Queue ∷retrieve ( Queue_entry &item) const/* Post: The front of the Queue retrieved to the output parameter item. If the Queue is empty return an Error_code of underflow. */{   if (count< = 0)  return downflow;                 // 判断队列是否为空   item = entry[front];    return  success;}

3、优先级队列

与一般队列的区别 ：出队列不是按入队列的先后次序，而是按数
据项本身的优先级，优先级高的先出队列。

count有多重作用：计数器，队尾指针
假定优先级最高的元素是值最小的元素，如
按优先级从高到低，上述任务次序为：
任务#2、任务#5、任务#1、任务#4、任务#3。
若没有新的任务加入，执行的次序(出队列的次序)应为
首先任务#2，其次任务#5、任务#1、任务#4，最后任务#3。

• 优先级队列的声明与实现

优先级队列的抽象数据类型ADT  Priority Queue  isData        元素组成的表Operations        Constructor        Psize              //  返回队列中元素的个数        Pempty          //  检测队列是否为空，空返回True，否则False        Pappend        //  元素入队列，元素个数加1        Pserve           //  优先级最高的元素出队列，元素个数减1        Pclear            //  清空队列，并恢复到初始状态        Pfull              //  检测队列是否为满，满返回True，否则Falseend ADT Priority Queue优先级队列的实现PQueue 类的定义class PQueue{   private:      int  count;      Queue_entry pentry[maxpqueue];   public:       //  构造函数       Pqueue( );       // 修改优先级队列的操作       Error_code Pappend(const Queue_entry &item);       Error_code Pserve( );       Pclear( );       // 检测优先级队列状态的操作       bool Pempty( ) const;       bool Pfull( ) const;       bool Psize( ) const;};入队列操作

Error_code Pappend(const Queue_entry &item);// PQueue ∷Pappend(const Queue_entry &item){   if (count = = maxqueue)         //  队列满，退出     {           cerr<<“Priority queue overflow!”<<endl;           exit(1);      };   pentry[count] = item;                  //  入队列，计数器加1   count + +;}

出队列操作

在队列非空的前提下，遍历队列以确定有最小值(即优先级最高)
的元素，删除之；并用队列尾元素代替这个元素(位置)，最后一
个元素除外。

出优先级队列函数Error_code Pqueue∷ Pserve( )                 {                                                Queue_entry min;                              int i,  minindex = 0;                         if (count＞0)                                 {                                                //  在pqlist中寻找最小值及其下标               min = pentry[0];   //假设pentry[0]最小        //  遍历队列，修改最小值及下标                   for (i = 1;  i＜count;  i + +)                      if (pentry[i] ＜min)                          {                      //  新的最小值及其下标                         min = pentry[i];                              minindex = i;                           };                                        //将尾元素移入最小元素处并将count减1                                           pentry[minindex] = pentry[count－1];                    count - -;                                               }                                                              // 若pqlist为空，则退出                                      else                                                            {                                                              出错，退出                                                    };                                                    return min;                                    }                                    

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