队列和优先队列

本文介绍了队列的基本概念,包括先进先出(FIFO)特性、顺序队列和循环队列的实现,并提供了C++中使用标准库<queue>实现队列操作的示例。此外,还详细阐述了优先队列的概念,它允许根据元素的优先级决定出队顺序。文中展示了如何使用<functional>头文件中的比较函数对象创建最小值和最大值优先级队列,并给出了自定义结构体作为优先级判断的例子。

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队列

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成为出队。因为队列只允许在一段插入,在另一端删除,所以只有最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(FIFOfirst in first out线性表

 

顺序队列,循环队列。

 

以数组为例进行队列的实现

队列数据结构:

typedef struct queue
{
        int queuesize;   //数组的大小
        int head, tail;  //队列的头和尾下标
        int *q;          //数组头指针
}Queue;

队列初始化

void InitQueue(Queue *q)
{
        q->queuesize = 8;
        q->q = (int *)malloc(sizeof(int) * q->queuesize); //分配内存
        q->tail    = 0;
        q->head = 0;
}

进队列

void EnQueue(Queue *q, int key)
{
        int tail = (q->tail+1) % q->queuesize; 
        //取余保证,当quil=queuesize-1时,再转回0
        if (tail == q->head)                   //此时队列没有空间
        {
            printf("the queue has been filled full!");
        }
        else
        {
            q->q[q->tail] = key;
            q->tail = tail;
        }
}

出队列

int DeQueue(Queue *q)
{
        int tmp;
        if(q->tail == q->head)     //判断队列不为空
        {
            printf("the queue is NULL\n");
        }
        else
        {
            tmp = q->q[q->head];
            q->head = (q->head+1) % q->queuesize;
        }
        return tmp;
}


判断队列是否为空

int IsQueueEmpty(Queue *q)
{
        if(q->head == q->tail)
        {
            return 1;
        }
        else
        {
            return 0;
        }
}

以上这些只是自己实现一下,标准库里面都有标准的库函数

头文件为<queue>

队列提供了下面的操作

q.empty()               //如果队列为空返回true,否则返回false

q.size()                 //返回队列中元素的个数

q.pop()                 //删除队列首元素但不返回其值

q.front()                // 返回队首元素的值,但不删除该元素

q.push()                // 在队尾压入新元素

q.back()                // 返回队列尾元素的值,但不删除该元素

优先队列

优先队列:顾名思义,首先它是一个队列,但是它强调了“优先”二字,所以,已经不能算是一般意义上的队列了,它的“优先”意指取队首元素时,有一定的选择性,即根据元素的属性选择某一项值最优的出队~

百度百科上这样描述的:优先级队列 是不同于先进先出队列的另一种队列。每次从队列中取出的是具有最高优先权的元素。

 

在优先队列中,优先级高的元素先出队列。

标准库默认使用元素类型的<操作符来确定它们之间的优先级关系。

优先队列的用法,也是最常用的用法:priority_queue<int> q;

通过<操作符可知在整数中元素大的优先级高。

故将2,3,5,6,9插入队列输出的话结果为9,6,5,3,2

 

如果我们要把元素从小到大输出怎么办呢?

这时我们可以传入一个比较函数,使用functional(头文件)函数对象作为比较函数。

priority_queue<int, vector<int>, greater<int> >q;

    //注意“>>”会被认为错误这是右移运算符,所以这里用空格号隔开  

其中,第二个参数为容器类型,第三个参数为比较函数

所以这样定义之后,上面的输出就为2,3,5,6,9

 

priority_queue<int,vector<int>,less<int> >q;//最大值优先

 

当然了,其中的greater<int>less<int>也可以自己定义

struct cmp1{  

    bool operator ()(int &a,int &b){  

        return a>b;//最小值优先  

    }  

};

 

struct cmp2{  

    bool operator ()(int &a,int &b){  

        return a<b;//最大值优先  

    }  

};

 

priority_queue<int,vector<int>,cmp1>q;//最小值优先

priority_queue<int,vector<int>,cmp2>q;//最大值优先

 

结构体自定义优先级方法

struct node

{

    int w,id;

    //node(int w=0,int id=0):w(w),id(id){}//结构体的构造函数

    //结构体默认的是不带参数的构造函数

    bool operator < (const node& u)const

    {

        if(w!=u.w)return w < u.w;//最大值优先

        return id > u.id;//最小值优先

        //优先队列排序问题,w从大到小排列,

        //w相同就id由小到大排列

    }

};

priority_queue <node> q ;

//自定义的时候只能使用<,不能使用>,因为标准库默认使用<操作符来确定优先级关系,自定义的><操作符并没有直接的联系,所以使用>会通不过编译。(蓝色处)

 

 

基本操作和队列差不多

 

Q.top();      //返回队列头部元素

Q.pusu();     //在队列尾部插入数据

Q.pop();      //队列头部数据出队

Q.enpty();     //判断队列是否为空

Q.size();      //返回队列中数据的个数



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