图解数据结构（3）——队

五、队（Queue）

前一篇讲了栈（Stack），队和栈其实只有一个差别，栈是先进后出，队是先进先出，如图：

从图中可以看出，队有两个常用的方法，Enqueue和Dequeue，顾名思义，就是进队和出队了。队和栈一样，既可以用数组实现，也可以用链表实现，我还是偏向于用数组，我的实现示意图如下：

队有啥用呢？一个最常用的用途就是“buffer”，即缓冲区，比如有一批从网络来的数据，处理需要挺长的时间，而数据抵达的间隔并不均匀，有时快，有时慢，先来的先处理，后来的后处理，于是你创建了一个队，用来缓存这些数据，出队一笔，处理一笔，直到队列为空。当然队的作用远不止于此，下面的例子也是一个很经典的例子，希望读者能举一反三。

例子：使用队对树进行广度优先遍历。

广度优先区别于深度优先，即优先遍历最靠近根节点的各个节点：

我们的算法是：
1，根节点入队
2，出队一个节点，算一次遍历，直到队列为空
3，将刚出队的节点的子节点入队
4，转到2

队列的状况如下图：

树的遍历一般习惯使用递归，理论上所有的递归都可以转变为迭代，如何实现这个转变？队就是其中一种有效的办法，OK，下面我给出上述例题的代码以及注释。

//Not grace code but enough for demo. ^_^
#include "stdio.h"

// The Node
//////////////////////////////////////////////////////////////////////////
struct Node
{
Node(char cChar, int iSubNodeNum=0);
~Node();

char m_cChar;

int m_iSubNodeNum;
Node** m_arrNodePointer; //Pointers to the sub-node.
};

Node::Node(char cChar, int iSubNodeNum)
{
m_cChar = cChar;

m_iSubNodeNum = iSubNodeNum;

if(iSubNodeNum!=0)
m_arrNodePointer =new Node*[iSubNodeNum];
else
m_arrNodePointer = NULL;
}

Node::~Node()
{
if(m_arrNodePointer!=NULL)
delete[] m_arrNodePointer;
}

// The Queue
//////////////////////////////////////////////////////////////////////////
class Queue
{
public:
Queue(int iAmount=10);
~Queue();

//return 0 means failed, return 1 means succeeded.
int Enqueue(Node* node);
int Dequeue(Node*& node);
private:
int m_iAmount;
int m_iCount;
Node** m_ppFixed; //The pointer array to implement the queue.

int m_iHead;
int m_iTail;
};

Queue::Queue(int iAmount)
{
m_iCount =0;
m_iAmount = iAmount;
m_ppFixed =new Node*[iAmount];

m_iHead =0;
m_iTail = iAmount-1;
}

Queue::~Queue()
{
delete[] m_ppFixed;
}

int Queue::Enqueue(Node* node)
{
if(m_iCount<m_iAmount)
{
++m_iTail;
if(m_iTail > m_iAmount-1)
m_iTail =0;
m_ppFixed[m_iTail] = node;
++m_iCount;
return1;
}
else
return0;
}

int Queue::Dequeue(Node*& node)
{
if(m_iCount>0)
{
node = m_ppFixed[m_iHead];
++m_iHead;
if(m_iHead > m_iAmount-1)
m_iHead =0;
--m_iCount;
return1;
}
else
return0;
}

// Main
//////////////////////////////////////////////////////////////////////////
int main(int argc, char* argv[])
{
//Construct the tree.
Node nA('A', 3);
Node nB('B', 2);
Node nC('C');
Node nD('D', 3);
Node nE('E');
Node nF('F', 2);
Node nG('G');
Node nH('H', 1);
Node nI('I');
Node nJ('J');
Node nK('K');
Node nL('L');
nA.m_arrNodePointer[0] =&nB;
nA.m_arrNodePointer[1] =&nC;
nA.m_arrNodePointer[2] =&nD;
nB.m_arrNodePointer[0] =&nE;
nB.m_arrNodePointer[1] =&nF;
nD.m_arrNodePointer[0] =&nG;
nD.m_arrNodePointer[1] =&nH;
nD.m_arrNodePointer[2] =&nI;
nF.m_arrNodePointer[0] =&nJ;
nF.m_arrNodePointer[1] =&nK;
nH.m_arrNodePointer[0] =&nL;

Queue que;
que.Enqueue(&nA);

Node *pNode;
while (que.Dequeue(pNode)==1)
{
printf("%c ", pNode->m_cChar);
int i;
for(i=0; i<pNode->m_iSubNodeNum; i++)
{
que.Enqueue(pNode->m_arrNodePointer[i]);
}
}

return0;
}