c语言链表和fifo,FIFO 队列的链表和数组实现-优快云博客

FIFO 队列的链表和数组实现

数据结构

FIFO (First-in, First-out，先进先出)队列：当执行delete操作时删除那些呆在队列中时间最长的元素。

FIFO 队列是这样一个ADT，包含两个基本操作：插入(put)一个新的项、删除(get)一个最早插入的项。

一、FIFO队列的链表实现

FIFO 队列和下堆栈的区别在于新项的插入是在尾部，而不是在头部。因此实现程序要保存一个指向链表最后一个节点的尾指针tail ，因此当Put操作时，将tail 指针指向的next 指向新节点，然后更新tail指针，让它指向那个新的节点。

FIFO_LinkList.cpp

/*************************************************************

功能：先进先出队列的链表形式实现：Init、Put、Get操作

说明：从头部Get，从尾部Put

时间： 2015/02/03

作者： quinn

**************************************************************/

#include

typedefintItem;

typedefstructNodeNode;

typedefNode*Queue;

structNode//节点结构

{

Itemitem;

Node*next;

};

staticintmaxN=10;

staticQueueq=NULL;

staticNode*tail=NULL;

//新建一个节点

Node*NewNode(Itemitem,Node*Next)// Next为插入的后一节点

{

Node*x=(Node*)malloc(sizeof(*x));//被插入的节点

x->item=item;

x->next=Next;

returnx;

}

//队列初始化

voidQueueInit(intmaxN)

{

q=NULL;

}

//判断队列是否为空

intQueueIsEmpty()

{

return(q==NULL);

}

//put操作

voidQueuePut(Itemitem)

{

if(QueueIsEmpty())

{

q=(tail=NewNode(item,q));

}

else

{

tail->next=NewNode(item,tail->next);

tail=tail->next;

}

printf("Put: %d\n",item);

}

//get操作

ItemQueueGet()

{

if(q==NULL)

{

printf("序列为空！\n");

return-1;

}

ItemfirstItem=q->item;//序列的头元素

Node*tmpNode=q;

q=q->next;

free(tmpNode);

returnfirstItem;

}

//测试程序

intmain()

{

QueueInit(maxN);

QueuePut(2);

QueuePut(3);

QueuePut(4);

printf("\n");

printf("Get: %d\n",QueueGet());

system("pause");

return0;

}

运行结果：

二、FIFO队列的数组实现

队列中的内容是数组中从head到tail的所有元素，到tail到达数组尾部时回卷到0，此程序的实现过程需要考虑队列满和队列空两种特殊状态，

本文采用2种方式实现：

1)设定FIFO队列的数组大小比客户将在队列放置的元素最大数目大1

(From：《算法：C语言实现》P93)

当head和tail重合时为空；当tail+1和head重合时为满

FIFO_Array_1.cpp

/*************************************************************

From：《算法：C语言实现》 P93

功能：先进先出队列的数组形式实现：Init、Put、Get操作

说明： 1)队列中的内容是数组中从head到tail的所有元素，到tail到达数组尾部时回卷到0

2)设定FIFO队列的数组大小比客户将在队列放置的元素最大数目大1，

当head和tail重合时为空；当head和tail+1重合时为满

时间： 2015/02/03

作者： quinn

**************************************************************/

#include

constintmaxN=10;//FIFO size

typedefintItem;

staticItem*q;//队列

staticinthead,tail,N;

//队列初始化，初始化数组、头尾索引

voidQueueInit(intmaxN)

{

q=(Item*)malloc(sizeof(*q)*(maxN+1));

N=maxN+1;

head=N;

tail=0;

}

//检查队列是否为空

intQueueIsEmpty()

{

return(head%N)==tail;// Get操作中head++位于%操作之后；Put操作中tail++位于%操作之前

}

intQueueIsFull()

{

return(tail+1)%N==head%N;

}

//推入队列，Put操作

voidQueuePut(Itemitem)

{

if(QueueIsFull())

{

printf("队列已满，Put: %d 操作失败\n",item);

return;

}

q[tail++]=item;

tail%=N;

printf("Put: %d\n",item);

}

//出队列，Get操作

ItemQueueGet()

{

if(QueueIsEmpty())

{

printf("此队列现为空，Get操作失败，返回-1\n");

return-1;

}

head%=N;

returnq[head++];

}

//测试程序

intmain()

{

QueueInit(maxN);

for(inti=0;i<=10;i++)

{

QueuePut(i);

}

printf("\n");

printf("Get: %d\n\n",QueueGet());

for(inti=0;i<10;i++)

{

printf("Get: %d\n",QueueGet());

}

system("pause");

return0;

}

运行结果

2)设定FIFO队列的数组大小和客户将在队列放置的元素最大数目相等

当put操作导致tail和head重合时，设定满标志flag_full = 1;(初始化设定flag_full

= 0)

当get操作导致tail和head重合时，设定空标志flag_empty = 1；(初始化设定flag_empty = 1)

FIFO_Array_2.cpp

/*************************************************************

功能：先进先出队列的数组形式实现：Init、Put、Get操作

说明：1)设定FIFO队列的大小，队列中的内容是数组中从head到tail的

所有元素，到tail到达数组尾部时回卷到0

时间： 2015/02/03

作者： quinn

**************************************************************/

#include

constintmaxN=10;//FIFO size

typedefintItem;

staticItem*q;

staticinthead,tail;

staticintflag_full=0,flag_empty=1;//队列满空标志

//队列初始化，初始化数组、头尾索引

voidQueueInit(intmaxN)

{

printf("初始化FIFO大小为%d\n",maxN);

q=(Item*)malloc(sizeof(*q)*maxN);

head=0;

tail=0;

}

//推入队列，Put操作

voidQueuePut(Itemitem)

{

if(flag_full)

{

printf("队列已满，Put：%d 操作失败\n",item);

return;

}

q[tail++]=item;

tail%=maxN;

printf("Put: %d\n",item);

flag_empty=0;//put后非空

if(tail==head)//Put操作导致的head和tail重合时，队列满

{

flag_full=1;

}

//出队列，Get操作

ItemQueueGet()

{

if(flag_empty)

{

printf("队列为空，Get操作失败，返回-1\n");

return-1;

}

head%=maxN;

flag_full=0;//Get操作成功，满标志设为0

if((head+1)%maxN==tail)//Get导致head+1和tail重合，队列空

{

flag_empty=1;

}

returnq[head++];

}

//测试程序

intmain()

{

QueueInit(maxN);

for(inti=0;i<=10;i++)

{

QueuePut(i);

}

printf("\n");

printf("Get: %d\n\n",QueueGet());

for(inti=0;i<=10;i++)

{

printf("Get: %d\n",QueueGet());

}

system("pause");

return0;

}

运行结果：

FIFO队列ADT的get操作和put操作不论使用数组还是链表都能在常数时间内实现。

参考资料：《算法：C语言实现》 P93