学习数据结构:队列

本文深入探讨了队列数据结构的两种主要存储方式:顺序存储和链式存储。详细介绍了循环队列的概念,如何通过使用两个指针(front和rear)来解决假溢出问题,并提供了队列的基本操作实现,包括初始化、插入、删除和求长度。

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队列的定义

队列是只允许在尾部插入元素,头部删除元素的线性表。是一种先进先出的插入删除模式,删除的一端称为队头,插入元素的一端为队尾。

队列的顺序存储

设一个队列有n个元素,一般下标为0的一端就是队头。插入队列,就是在当前队尾增加一个元素,时间复杂度为O(1)。而当出队列时,从下标为0的位置进行操作,队头指向下一个元素。
在这里引入两个指针,front头指针指向队列开头的元素,rear尾指针指向最后一个元素的下一个位置。当front==rear,表示队列为空队列,不是队列中还剩一个元素。

在这里插入图片描述当出现这种情况,队列前面有空闲位置,而队尾满了的时候,我们称之为“假溢出”。这时我们让新插入元素从队列的开头加入,rear仍然指向最后一个元素的下一个位置,这就是循环队列。
在这里插入图片描述

当一个队列中只剩下一个空位,这个空位是rear指针指向的位置,这时队列就满了。
因此判断队列满的条件:rear+1=front。
这个表达式成立的前提是,rear<front,那么当rear>front时,又该怎么判断呢?
我们可以引入取余这个方法,即

(rear+1)%maxsize==front

如上图,rear=1,(rear+1)%5=2,front=2.这个时候队列就满了。

计算队列的长度,鉴于rear的值可能大于也可能小于front,故计算长度也引入取余的方法。

(rear-front+maxsize)%maxsiaze

1.定义结构体

typedef struct
{
	QElemType data[MAXSIZE];
    /* 头指针 */
    int front;            
    /* 尾指针,若队列不空,
       指向队列尾元素的下一个位置 */
    int rear;             
} SqQueue;

2.初始化一个空队列

int InitQueue(SqQueue *Q)
{
	Q->front=0;
	Q->rear=0;
	return 1;
}

3.求队列的长度

int LengthQueue(SqQueue Q)
{
	return (Q.rear-Q.front+MAXSIZE)%MAXSIZE;
}

3.循环队列加入新元素

int InsertQueue(SqQueue *Q,QElemType e)
{	
	if((Q->rear+1)%MAXSIZE==Q->front)
	/*判断队列是否满了*/
		return 0;
	/*把数据传给当前最后一个元素的下一个位置*/
	Q->data[Q->rear]=e;
	/*让rear指针的位置加1,*/
	Q->rear=(Q->rear+1)%MAXSIZE;
	return 1;
}

4.循环队列出队列的操作

int DeleteQueue(SqQueue *Q,QElemType e)
{
	if(Q->rear==Q->front)
	/*判断队列是否为空*/
		return 0;
	/*把要删除的数据传递给e*/
	e=Q->data[Q->front);
	/*让front指针加1*/
	Q->font=(Q->front+1)%MAXSIZE;
	return 1;
}

队列的链式存储

队列的链式存储,本质就是线性表的单链表,不过只能头出尾进,简称为链队列。将队头指针指向链队列的头结点,而队尾指针指向终端结点。
在这里插入图片描述1.定义结构体

①结点结构体

typedef struct
{
	QElemType Data;//存放的数据
	struct QNode *next;
]QNode;*QueuePtr

②队列结构体

typedef struct
{
/* 定义头指针和尾指针*/
	QueuePtr front,rear;
}LinkQueue;

2.链队列的插入操作

int InsertQueueLink(LinkQueue *Q,QElemType e)
{
	/*为新结点申请内存空间*/
	QueuePtr s=(QueuePtr)malloc(sizeof(Node));
	/*把数据传递给结点s*/
	s->Data=e;
	/*让s等于rear的下一个结点*/
	s=Q->rear->next;
	/*让rear指向s*/
	Q->rear=s;
	return 0;
}

3.队列的删除操作

int DeleteQueueLink(LinkQueue *Q,QElemType e)
{	
	/*先判断是否为空*/
	if(Q-rear==Q->front)
		return 0;
	/*把要删除的结点赋值给p*/
	p=Q->front-next;
	/*把要删除结点的数据传递给e*/
	*e=p->Data;
	/*让删除结点的前驱等于头结点的后继*/
	 Q->front->next = p->next; 
	 /*如果要删除的结点是最后一个尾指针指向的结点,
	 就让头指针等于尾指针*/
	 if(Q->rear==p)
	 	Q->rear=Q->front;
	 return 1;
} 
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