数据结构中的队列(queue)是什么,它有什么应用场景

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作者:低代码开发工具 发布时间:10-25 13:58 浏览量:3584
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队列是一种特殊的线性表,特殊之处在于它只允许在表的前端(front)进行删除操作,而在表的后端(rear)进行插入操作,和栈一样,队列是一种操作受限制的线性表。

一、数据结构中的队列

介绍

队列是一种特殊的线性表,特殊之处在于它只允许在表的前端(front)进行删除操作,而在表的后端(rear)进行插入操作,和栈一样,队列是一种操作受限制的线性表。进行插入操作的端称为队尾,进行删除操作的端称为队头。队列的数据元素又称为队列元素。在队列中插入一个队列元素称为入队,从队列中删除一个队列元素称为出队。因为队列只允许在一端插入,在另一端删除,所以只有较早进入队列的元素才能最先从队列中删除,故队列又称为先进先出(FIFO—first in first out)线性表。

应用

队列的数组实现

队列可以用数组Q[1…m]来存储,数组的上界m即是队列所容许的最大容量。在队列的运算中需设两个指针:head,队头指针,指向实际队头元素;tail,队尾指针,指向实际队尾元素的下一个位置。一般情况下,两个指针的初值设为0,这时队列为空,没有元素。数组定义Q[1…10]。Q(i) i=3,4,5,6,7,8。头指针head=2,尾指针tail=8。队列中拥有的元素个数为:L=tail-head。现要让排头的元素出队,则需将头指针加1。即head=head+1这时头指针向上移动一个位置,指向Q(3),表示Q(3)已出队。如果想让一个新元素入队,则需尾指针向上移动一个位置。即tail=tail+1这时Q(9)入队。当队尾已经处理在最上面时,即tail=10,如果还要执行入队操作,则要发生”上溢”,但实际上队列中还有三个空位置,所以这种溢出称为”假溢出”。

队列的链表实现

在队列的形成过程中,可以利用线性链表的原理,来生成一个队列。

基于链表的队列,要动态创建和删除节点,效率较低,但是可以动态增长。

队列采用的FIFO(first in first out),新元素(等待进入队列的元素)总是被插入到链表的尾部,而读取的时候总是从链表的头部开始读取。每次读取一个元素,释放一个元素。所谓的动态创建,动态释放。因而也不存在溢出等问题。由于链表由结构体间接而成,遍历也方便。

队列的基本运算

(1)初始化队列:Init_Queue(q) ,初始条件:队q 不存在。操作结果:构造了一个空队;

(2)入队操作: In_Queue(q,x),初始条件: 队q 存在。操作结果: 对已存在的队列q,插入一个元素x 到队尾,队发生变化;

(3)出队操作: Out_Queue(q,x),初始条件: 队q 存在且非空,操作结果: 删除队首元素,并返回其值,队发生变化;

(4)读队头元素:Front_Queue(q,x),初始条件: 队q 存在且非空,操作结果: 读队头元素,并返回其值,队不变;

(5)判队空操作:Empty_Queue(q),初始条件: 队q 存在,操作结果: 若q 为空队则返回为1,否则返回为0。

延伸阅读:

二、队列的特点

先进先出 First In First Out(FIFO)

InitQueue(&Q):初始化队列,构造一个空队列Q。

DestroyQueue(&Q):销毁队列。销毁并释放队列Q所占用的内存空间。

EnQueue(&Q,x):入队,若队列Q未满,将x加入,使之成为新的队尾。

DeQueue(&Q,&x):出队,若队列Q非空,删除队头元素,并用x返回。

GetHead(Q,&x):读队头元素,若队列Q非空,则将队头元素赋值给x。

其他常用操作: QueueEmpty(Q):判队列空,若队列Q为空返回true,否则返回false。

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