C语言数据结构之队列算法详解

一、前言

C语言数据结构之队列算法详解_第1张图片

  • 队列在程序设计中经常出现,如:操作系统中的排队问题。
  • 这篇文章主要介绍了队列的基本概念、性质,顺序、链、循环三种不同的方法实现队列,顺序和循环队列在算法中比较常用

二、基本概念

C语言数据结构之队列算法详解_第2张图片  

  • 定义:队列是允许在一端插入,另一端删除的线性表
  • 队头(front):允许删除的一端
  • 队尾(rear):允许插入的一端
  • 特点:先进先出

三、顺序队列

动态图:

算法讲解: 

  • 图解:入队,rear++,出队,front++
  • 真溢出:front==0,rear==n-1
  • 假溢出:front ! = 0,rear==n-1

结构体:

#define MAXQSIZE 100;
Typedef struct{
  QElemType  element[MAXQSIZE];  //队列的元素空间
  int  front;  //头指针,若队列不空,指向队头元素;
  int  rear;    //尾指针,若队列不空,指向队尾元素的下一个位置
}SeqQueue;

四、链队列

C语言数据结构之队列算法详解_第3张图片

  • 定义:用链表实现的队列,为了操作方便,通常采用带头结点的链表结构,设置一个队头指针和队尾指针
  • 队头指针:始终指向头结点
  • 队尾指针:指向当前最后一个元素
  • 空的链队列:队头指针和队尾指针均指向头结点

入队:

int EnterQueue ( LinkQueue *Q; QElemType x ) {
//1. 为待插入结点开辟存储空间
p = ( LinkQueueNode ) malloc ( sizeof ( QNode ) );
if (p==NULL )  return ( FALSE ); // 存储空间分配失败
//2. 将值 x放入新结点的数据域,令新结点的指针域为空
p->data = x; p->next = NULL;
// 3. 将新结点插入到队列 Q 的尾, 并修改队列 Q 的队尾指针
 Q->rear->next = p; 
Q->rear = p; 
 return (TRUE);
} // EnterQueue

出队:

int DeleteQueue ( LinkQueue *Q, QElemType *x ) {
// 1.如果队列为空则无法进行删除,则返回 ERROR
if ( Q->front = = Q->rear ) return (FALSE); 
// 2.令 p 指向队列 Q 的头, 并将队头结点的值取出并放入 x
p = Q->front->next;    x = p->data; 
//3. 修改队头指针
Q->front->next = p->next; 
// 4. 若队中只有一个元素,则P出队后成为空队
if ( Q->rear = = p )  Q->rear = Q->front;
 free ( p ); // 释放队头元素所占空间
return (TRUE);
} // DeleteQueue

五、循环队列

概念:队列的一种顺序表示和实现方法,与顺序栈类似

动态图:

C语言数据结构之队列算法详解_第4张图片

 算法讲解: 

  • A  B  C  D入队时,头指针front不动,rear=(rear+1)%n
  • A  B  C  D出队时,尾指针rear不动,front=(front+1)%n

入队:

int EnterQueue(SeqQueue *Q,QueueElementType x)
{  	
	//1. 判断队列是否已经满了 
    if((Q->rear+1)%MAXSIZE==Q->front)  
               return (FALSE);
   //2. 新元素x入队
	Q->element[Q->rear]=x; 	
   // 3. 重新设置队尾指针
  Q->rear=(Q->rear+1)%MAXSIZE; 	
      return (TRUE);      
}

出队:

int DeleteQueue(SeqQueue *Q,QueueElementType *x)
{
  //1. 判断队列是否已经空了 
		if(Q->front==Q->rear)
		return(FALSE);
 //2. 删除队列的队头元素,用x返回其值
	   *x=Q->element[Q->front];
// 3. 重新设置队头指针
	  Q->front=(Q->front+1)%MAXSIZE;   
     return(TRUE);  
}

特点:

  • 队空: rear==front
  • 队满:(rear+1)%n==front
  • 入队:rear=(rear+1)%n
  • 出队:front=(front+1)%n
  • 队中元素个数:(rear-front+n)%n

六、总结与提高

对于使用C++编程来说,上文队列的判空、判满、插入、删除等等一系列代码,不需要你完全掌握,C++的STL标准库中为你准备好了函数等你调用。

C++queue头文件:

#include
//#include或者万能头文件
using namespace std;

C++queue具体操作:

用queue定义q类(定义什么都可以,只要把s变成定义的字母就可以调用C++中的函数),具体使用方法为:
函数 用法
q.empty() 判断队列是否为空,不为空返回1,为空返回0
q.size() 返回队列中元素个数
q.pop() 删除队列首元素
q.front() 返回队列首元素,不删除该元素
q.back() 返回队列尾元素,不删除该元素
s.push() 队尾插入新的元素

以上就是本文的全部内容,希望对大家的学习有所帮助,也希望大家多多支持脚本之家。

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