数据结构-队列(二)

原创于 2018-11-10 12:23:18 发布 · 178 阅读

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上一篇博客讲述了链表队列，该篇博客讲述了顺序队列即循环队列的基本方法。

1 循环队列的顺序表示以及实现整体分析

顺序队列本身是一种数组表示。在队列的顺序存储结构中，除了用一组连续的存储单元依次存放从队列头到队列尾的元素之外，尚需附设两个指针 front 和 rear 分别指示队列头元素及队列尾元素的位置。为了在C语言中描述方便，通常有如下约定：初始化创建空队列时，令 front = rear = 0，每当插入新的队列尾元素时，“尾指针增 1”；每当删除队列头元素时，“头指针增 1”；因此，在非空队列下，头指针始终指向队列头元素，而尾指针始终指向队列尾元素的下一个位置，如图所示：

假设当前队列分配最大空间为6，则当队列处于上图(d)的状态时，不可再继续插入新的队尾元素，否则会因为数组越界而导致程序代码被破坏。然而此时又不宜进行存储再分配扩大数组空间，因为队列的实际可用空间并未占满。一个巧妙的办法是将顺序队列臆造为一个环状的空间，如图所示，称之为循环队列：

如图，指针和队列之间的关系不变，上图 (a) 所示循环队列中，队列头元素是 J3 ，队列尾元素是 J5,之后J6,J7和J8相继插入，则队列空间均被占满，如图 (b) 所示，此时 Q.front = Q.rear; 反之，若 J3,J4 和 J5 相继从图 (a) 队列中删除，使队列呈“空”的状态，如图 (c) 所示，此时存在关系为 Q.front = Q.rear, 由此可见只凭等式 Q.front = Q.rear无法判断队列是“空”还是“满”。有两种可处理方式：一种是另外设置一个标志以区别队列是 “空” 还是 “满”；另一种是少用一个元素空间，约定以“队列头指针在队列尾指针的下一位置(指环状的下一位置)”作为队列呈“满”状态的标志。

从此分析中可见，在C语言中不能用动态分配的一维数组来实现循环队列，如果用户的应用程序中设有循环队列，则必须为它设定一个最大队列长度，若用户无法预估所用队列的最大长度，则宜采用链式队列。

2 顺序队列的实现

2.1 顺序队列的初始化

#define N 6
bool FULL =false;
typedef struct SeqQueue
{
	int *data;
	int front;
	int rear;
}; 
SeqQueue *creat_SeqQueue()
{
	SeqQueue *q = (SeqQueue*)malloc(sizeof(SeqQueue));
	q->data = (int *)malloc(sizeof(int)*N);
	q->front = q->rear =0;	
	return q;
}

2.2 顺序队列的判满

bool Full_Queue(SeqQueue*q)
{
	if (FULL)
	{
		if (q->rear == q->front) { printf("该队列为满列"); return true; }
		else return false;
	}
	else{ printf("该队列不为满列\n"); return false; }
}

2.3 顺序队列的判空

bool Empty_Queue(SeqQueue*q)
{
	if (!FULL)
	{
		if (q->front == q->rear) { return true; }
		else
		{
			return false;
		}
	}
	else return false;	
}

2.4 Push队列

bool push_queue(SeqQueue*q, int val,int *num)
{
	if (Full_Queue(q)){ printf("队列已满"); return false; }
	else
	{
		printf("长度为%d", *num);
		*num = *num + 1;
		q->data[q->rear] = val;
		q->rear = (q->rear + 1) % N;
		printf("%d加载进队列\n",val);
		if (*num == N){ FULL = true; }
		else FULL = false;
		return true;
	}
}

2.5 Pop队列

bool pop_queue(SeqQueue*q,int *num)
{
	int val;
	if (Empty_Queue(q)){ printf("队列为空"); return false; }
	else
	{
		val = q->data[q->front];
		printf("%d移出队列",val);
		q->front = (q->front + 1)%N;
		*num = *num - 1;
		return true;
	}
}

2.6 遍历队列

void traverse(SeqQueue*q,int*num)
{
	int node;
	int length = 0;
	if (Empty_Queue(q)){ printf("该队列为空"); }
	else
	{
		node = q->front;
		while (length != *num)
		{
			length += 1;
			printf("该值为%d", q->data[node]);
			node = (node + 1)%N;
		}
		printf("该队列共有%d个数值\n", length);
	}
}

3 主程序

int main()
{
	SeqQueue *s = creat_SeqQueue();
	printf("front1为%d,rear1为%d\n", s->front, s->rear);
	int length=0;
	//push进队列
	push_queue(s, 11, &length);
	push_queue(s, 12, &length);
	push_queue(s, 13, &length);
	//遍历队列
	traverse(s,&length);
	//pop出队列
	pop_queue(s,&length);
	////遍历队列
	traverse(s, &length);
	system("pause");
}

参考博客：https://www.cnblogs.com/xiaoyouPrince/p/8125852.html