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队列

        队列是什么,先联想一下队,排队先来的人排前面先出,后来的人排后面后出;队列的性质也一样,先进队列的数据先出,后进队列的后出;就像图一的样子:

 图1

        如图1,1号元素是最先进的,开始出队时,那么他就是最先出的,然后12进队,就应该排在最后面,等待前面的所有元素出队完成后才能出队;有个专业的名词叫FIFO(first in first out),翻译过来就是先进先出的意思;

队列的数据结构:

        数据结构 = 结构定义 + 结构操作;

        队列的结构定义就是:

       物理结构:

        一个存储数据的数据域,这里我们用的是数组;一个头指针,一个尾指针;头指针指向,下个出队的元素的位置,尾指针指向最后一个元素的位置,然后还有队列的长度,元素个数;

        那么用结构体封装他的物理结构代码如下:

typedef struct Queue {int size, cnt, head, tail;//4个变量分别是,队列长度,元素个数,头指针,尾指针//因为用的是数组,所以头尾指针,直接用一个int变量就可以存贮了void *data;//数据域
} Queue;

        逻辑结构:

        他的逻辑结构就是,先进先出,需要去维护这个性质,如果破坏了性质就不能算做数据结构了,因为你破坏了它的结构定义;所以一定不要破坏数据结构的结构定义;

结构操作:

        说完了结构定义来看下,队列它是如何出队入队的:

        现在出队一个元素,那么Head指针就应该指向下一个位置,也就是位置1,那么head++,head = 1:

         现在入队一个元素,假如入队元素12,那么Tail指针应该先Tail++,在放入新元素,不然就覆盖掉了元素11,如下图:

        可能有人会问,1不是出队了嘛,为什么在图中还有,是我画图没有画完,但是,在写代码的时候,情况就是这样的,因为这是一个数组,你只是吧头指针往后偏移了,但是那个位置的元素他还是存在的,只是不会去访问到了,那么他也相当于出队了;也就是相当于我们在数组上面维护了一个队列,他从头部减少,尾部增加的一个思想;

循环队列

        提到队列了,也不得不提循环队列,循环队列是什么,假如长度为10的队列,它入队了10个元素,也出队了10个元素,那么头尾指针现在是在同一个位置,就是下图情况:

        他现在里面是没有元素的,你现在看到的1-9是已经出队了的,10是还没有出队的,那么怎么办,那就直接让tail = 0,又从数组的头部开始 ,如图

        

         元素11入队,直接覆盖掉之前的元素1,那么下次入队就是从位置1开始,出队还是元素10先出队,然后出队后,Head指针那么也应该等于0,也从数组的头开始再次出队;

        那么如何去判断队列为空呢,在定义物理结构是吗,有一个变量记录着,队列当前的元素个数;

代码实现:

        那么思路大概讲完了,代码实现的是循环队列,来看代码实现:

        

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <time.h>typedef struct Queue {int size, cnt, head, tail;//4个变量分别是,队列长度,元素个数,头指针,尾指针//因为用的是数组,所以头尾指针,直接用一个int变量就可以存贮了int *data;//数据域
} Queue;Queue *init(int n) {//初始化队列,向计算机借空间Queue *q = (Queue *)malloc(sizeof(Queue));q->data = (int *)malloc(sizeof(int) * n);q->size = n;q->cnt = q->head = q->tail = 0;return q;
}
int empty(Queue *);
int front(Queue *q) {//获取队列头部元素if(empty(q)) return -1;return q->data[q->head];
}int empty(Queue *q) {//判读队列是否为空return q->cnt == 0;
}int push(Queue *q, int val) {//入队if (q->cnt == q->size) return 0;q->data[q->tail++] = val;if (q->tail == q->size) q->tail = 0;q->cnt++;return 1;
}int pop(Queue *q) {//出队if (empty(q)) return 0;q->head++;q->cnt--;if (q->head == q->size) q->head = 0;return 1;
}
void clear(Queue *q) {//有借有还if (!q) return ;free(q->data);free(q);return ;
}void output(Queue *q) {//打印队列中的元素printf("Queue(%d) :[", q->cnt);for (int i = q->head, j = 0; j < q->cnt; j++) {j && printf(" ");printf("%d", q->data[(i + j) % q->size]);}printf("]\n");return ;
}int main() {//测试srand(time(0));int op, val;Queue *q = init(5);for (int i = 0; i < 20; i++) {op = rand() % 4;         val = rand() % 100;switch (op) {case 0:case 1:case 2: {printf("%d push in Queue is %d\n", val, push(q, val));} break;case 3: {printf("%d ", front(q));printf("pop Queue is %d\n", pop(q));} break;}output(q);}clear(q);return 0;
}

 

http://www.15wanjia.com/news/18292.html

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