队列
来源:互联网 发布:图标大全软件 编辑:程序博客网 时间:2024/06/05 18:49
定义
队列是一种特殊的线性表,它只允许对线性表的头尾进行操作,满足FIFO(先进先出)的规则。通常有两种实现方式,顺序结构和链式结构。一般顺序结构实现,都采用了循环队列的方式来减少空间的浪费。而链式结构则不需要做循环队列来减少空间浪费,因为本身就是动态生成结点的。对于入队和出队操作,两种方式都在对应在表头和表尾位置,时间复杂度都是相同的,这个会在相关操作和时间复杂度分析中具体分析。
循环队列图
链表队列图
相关操作以及时间复杂度分析
入队
队列里有两个指针front和rear分别指向线性表的表头和表尾,入队的时候将数据放入rear指针指向内存空间然后将rear指向下一个结点。对于这个操作,两种实现方式各部相同,顺序表实现的是循环队列,入队之后rear指针指向下一个结点的操作是rear = (rear+1)%CAPACITY; CAPACITY为队列的容量。而对于链表实现的队列来说,只要将入队结点插入到rear指向的队尾结点之前即可,不需要移动rear指针。这两个操作的时间复杂度都是O(1);
出队
出队与入队刚好相反,它是对front指针进行的操作,对于顺序表实现的队列来说,就是将front = (front+1)%CAPACITY;CAPACITY为队列的容量。而对于链表实现的队列来说,就是将front指针指向的第一个结点删除。这两个操作的时间复杂度也是O(1);
获取队头元素
对于顺序表实现的队列来说,获取队头元素,就是获取front指针指向内存单元的数据即可;对于链表实现的队列就是,front指向结点的data数据域。时间复杂度也都是O(1)。
队列判空和判满
对于顺序表实现的循环队列这是一个十分重要的地方,经常会用来考试。由于队列满和队列空front指针都会等于rear指针,所以我们有两种实现方式。第一种加标志位,如果front=rear并且标志位显示是满,则判断队列为满;如果front=rear,并且标志位显示为空,则判断队列为空。第二种是比较常见的实现方式,就是在队列中少放一个元素即文章最开始循环队列的实现图那样。这样子front=rear队列为空,当(rear+1)%CAPACITY = front; CAPACITY位队列容量; 队列为满。而对于链表实现的队列来说,通常在front指针数据域内记录当前队列元素个数,如果front->data = CAPACITY,则判断队列为满; 两种实现方式判断队列空或满的时间复杂度均为O(1);
销毁队列
对于顺序表实现的队列来说,只需要free掉front指针指向的内存块即可销毁整个队列空间,然后将front=rear=0即可;而对于链表实现的队列来说,需要遍历整个队列,一个个释放队列的结点空间,并且将front=rear指针; 显然前者的时间复杂度为O(1),后者的时间复杂度为O(n);
实现代码
循环队列
#include<stdio.h>#include<stdlib.h>#define CAPACITY 10#define ERROR -50000;typedef struct{ int *data; int front; // 队头指针 int rear; // 队尾指针}CycleQueue;void init_queue(CycleQueue *queue){ queue->data = (int *)malloc(CAPACITY*sizeof(int)); queue->front = 0; queue->rear = 0;}/* * 判断循环队列是否为空有三种方法 * 1. 如果循环队列是利用标志位来区分当front==rear的时候是满还是空的,只要结合标志位&&front==rear判断即可 * 2. 如果循环队列是利用计数器count来判断是否为空的,只要count=0即为空,count!=0&&front==rear即为满 * 3. 如果循环队列是利用少放一个元素的方式来判断的那么当front == rear为空,当(rear+1)%CAPACITY == front为满 * 下列方法采用第三种 */int is_empty(CycleQueue queue){ return queue.front == queue.rear;}/* * 判断队列是否满 */int is_full(CycleQueue queue){ return (queue.rear+1)%CAPACITY == queue.front;}/* * 获取队列内元素个数 */int get_length(CycleQueue queue){ return (queue.rear - queue.front + CAPACITY)%CAPACITY;}/* * 进队列 */void enter_queue(CycleQueue *queue, int value){ if((queue->rear+1)%CAPACITY == queue->front) return; // 此时队列已经满了 *(queue->data + queue->rear) = value; queue->rear = (queue->rear + 1)%CAPACITY;}/* * 出队列 */int pop_queue(CycleQueue *queue){ if(queue->front == queue->rear) return ERROR; // 此时队列是空的 int data = *(queue->data + queue->front); queue->front = (queue->front + 1)%CAPACITY; return data;}/* * 清空队列 */void clear(CycleQueue *queue){ queue->front = queue->rear = 0;}/* * 销毁队列 */void destroy(CycleQueue *queue){ free(queue->data); queue->front = queue->rear = 0;}/* * 打印队列信息 */void print_queue_info(CycleQueue queue){ printf("The length of queue is %d\nData: ", get_length(queue)); while(queue.front != queue.rear){ printf("%d ", *(queue.data + queue.front)); queue.front = (queue.front + 1)%CAPACITY; } printf("\n");}int main(){ CycleQueue queue; init_queue(&queue); for(int i=0; i<CAPACITY-1; i++) enter_queue(&queue, i); print_queue_info(queue); int out_data = pop_queue(&queue); printf("after pop the element %d\n", out_data); print_queue_info(queue); enter_queue(&queue, 1000); printf("after enter the element %d", 100); print_queue_info(queue); return 0;}
链表队列
#include<stdio.h>#include<stdlib.h>#define ERROR -500000typedef struct QNode *PQNode;typedef struct QNode { int data; PQNode next;}QNode, *PQNode;typedef struct { PQNode front; PQNode rear;}LinkedQueue;void init_queue(LinkedQueue *queue){ queue->front = queue->rear = (PQNode)malloc(sizeof(QNode)); queue->front->next = NULL; queue->front->data = 0;}void destroy(LinkedQueue *queue){ while(queue->front){ queue->rear = queue->front->next; free(queue->front); queue->front = queue->rear; }}void enter_queue(LinkedQueue *queue, int value){ PQNode node = (PQNode)malloc(sizeof(QNode)); node->data = value; node->next = NULL; queue->rear->next = node; queue->rear = node; queue->front->data++;}int pop_queue(LinkedQueue *queue){ if(!queue->front->next) return ERROR; PQNode p = queue->front->next; int data = p->data; queue->front->next = p->next; if(queue->rear == p) queue->rear = queue->front; // 这一步很重要,否则queue->rear会变为野指针 free(p); queue->front->data--; return data;}int get_length(LinkedQueue queue){ return queue.front->data;}int is_empty(LinkedQueue queue){ return queue.front->data == 0;}void print_queue_info(LinkedQueue queue){ printf("The length of linked queue is %d\nData: ", queue.front->data); while(queue.front->next){ printf("%d ", queue.front->next->data); queue.front = queue.front->next; } printf("\n");}int main(){ LinkedQueue queue; init_queue(&queue); for(int i=0;i<10;i++) enter_queue(&queue, i); print_queue_info(queue); int front = pop_queue(&queue); printf("after pop the element %d\n", front); print_queue_info(queue); printf("queue is %s", is_empty(queue)?"empty":"not empty"); return 0;}
- 队列
- 队列
- 队列
- 队列
- 队列
- 队列
- 队列
- 队列
- 队列
- 队列
- 队列
- 队列
- 队列
- 队列
- 队列
- 队列
- 队列
- 队列
- TextInputLayout,FloatingActionButton与Snackbar
- 欢迎使用CSDN-markdown编辑器
- [leetcode] 150. Evaluate Reverse Polish Notation 解题报告
- Unity3D如何有效地组织代码
- Android实际开发问题05------杀不死的服务
- 队列
- 新旧代码的兼容1
- 结构体、联合、枚举
- 学车记录
- iOS日期处理小结
- Spring4.0学习笔记003——Bean的配置一(基于XML文件)
- Chrome浏览器加载CSS文件TTFB waiting超时的奇葩问题
- 提取字符串中的url网址 正则表达式
- web容器之jetty