6、数据结构之队列与树的深入解析

数据结构之队列与树的深入解析

队列基础

队列遵循先进先出（FIFO）策略，即先添加的元素必须先被移除。入队（Enqueue）操作将元素插入到队列的尾部，出队（Dequeue）操作则移除队列头部的元素。与数组不同，链表中的元素并非存储在连续的内存块中，这种非局部性可能导致更多的缓存未命中，从而增加访问时间。

以下是队列的一些关键要点：
- 队列策略 ：FIFO，先入先出。
- 入队操作 ：将元素添加到队列尾部。
- 出队操作 ：移除队列头部的元素。
- 内存布局 ：数组元素存储在连续的内存块中，链表元素更分散，可能导致缓存未命中。

此外，基于环形缓冲区的队列实现适用于固定大小的队列。与其他数据结构相比，使用两个栈可以将出队操作的时间复杂度优化为均摊 O(1)。双栈实现的队列在空间局部性方面优于链表。

队列挑战及解决方案

挑战 1：栈与队列的区别

• 队列 ：先进先出，元素从队列尾部插入，从头部移除。例如，电影院排队买票和打印机打印文档都是队列的实际应用。
• 栈 ：后进先出，元素在栈顶插入和移除。例如，一叠盘子和键盘的撤销功能都是栈的实际应用。

挑战 2：逐步图示

给定一系列队列操作命令，如 enqueue("R") 、