五种编程语言解释数据结构与算法—队列

五种编程语言解释数据结构与算法—队列

目录
  • 五种编程语言解释数据结构与算法—队列
    • 1、队列的基本概念
      • 1.1、队列的逻辑结构和特点
      • 1.2、队列的基本操作
    • 2、队列的顺序存储结构
      • 2.1、逻辑结构示意图
      • 2.2、队列的判空条件
      • 2.3、队列的求队长的操作
    • 3、循环队列介绍
      • 3.1、逻辑结构示意图
      • 3.2、如何解决循环队列队空队满条件的判断冲突
        • 3.2.1、方案一:牺牲一个存储单元
        • 3.2.2、方案二:增加一个变量代表元素的个数
        • 3.2.3、方案三:增加一个tag标识
      • 3.3、循环队列的基本操作
        • 3.3.1、初始化操作
        • 3.3.2、判空操作
        • 3.3.3、入队操作
        • 3.3.4、出队操作
    • 4、队列的链式存储结构
      • 4.1、逻辑结构示意图
      • 4.2、初始化操作
      • 4.3、判空操作
      • 4.4、入队操作
      • 4.5、出队操作
    • 5、双端队列
      • 5.1、逻辑示意图
      • 5.2、输出受限的双端队列
      • 5.3、输入受限的双端队列
    • 6、C语言实现
      • 6.1、SeqQueue.h文件中的内容
      • 6.2、SeqQueue.c文件中的内容
      • 6.3、main.c文件中的内容
      • 6.4、输出结果
    • 7、C++语言实现
      • 7.1、SeqQueue.h文件中的内容
      • 7.2、SeqQueue.cpp文件中的内容
      • 7.3、main.cpp文件中的内容
      • 7.4、输出结果
    • 8、Java语言实现
      • 8.1、SeqQueue.java文件中的内容
      • 8.2、SeqQueueImpl.java文件中的内容
      • 8.3、Main.java文件中的内容
      • 8.4、输出结果
    • 9、JavaScript语言实现
      • 9.1、SeqQueue.js文件中的内容
      • 9.2、SeqQueue.html文件中的内容
      • 9.3、输出结果
    • 10、Python语言实现
      • 10.1、SeqQueue.py文件中的内容
      • 10.2、main.py文件中的内容
      • 10.3、输出结果

1、队列的基本概念

1.1、队列的逻辑结构和特点

五种编程语言解释数据结构与算法—队列_第1张图片

1.2、队列的基本操作

五种编程语言解释数据结构与算法—队列_第2张图片

2、队列的顺序存储结构

2.1、逻辑结构示意图

五种编程语言解释数据结构与算法—队列_第3张图片

2.2、队列的判空条件

五种编程语言解释数据结构与算法—队列_第4张图片

2.3、队列的求队长的操作

五种编程语言解释数据结构与算法—队列_第5张图片

3、循环队列介绍

3.1、逻辑结构示意图

五种编程语言解释数据结构与算法—队列_第6张图片

3.2、如何解决循环队列队空队满条件的判断冲突

五种编程语言解释数据结构与算法—队列_第7张图片

3.2.1、方案一:牺牲一个存储单元

五种编程语言解释数据结构与算法—队列_第8张图片

3.2.2、方案二:增加一个变量代表元素的个数

五种编程语言解释数据结构与算法—队列_第9张图片

3.2.3、方案三:增加一个tag标识

五种编程语言解释数据结构与算法—队列_第10张图片

3.3、循环队列的基本操作

3.3.1、初始化操作

五种编程语言解释数据结构与算法—队列_第11张图片

3.3.2、判空操作

五种编程语言解释数据结构与算法—队列_第12张图片

3.3.3、入队操作

五种编程语言解释数据结构与算法—队列_第13张图片

3.3.4、出队操作

五种编程语言解释数据结构与算法—队列_第14张图片

4、队列的链式存储结构

4.1、逻辑结构示意图

五种编程语言解释数据结构与算法—队列_第15张图片

4.2、初始化操作

五种编程语言解释数据结构与算法—队列_第16张图片

4.3、判空操作

五种编程语言解释数据结构与算法—队列_第17张图片

4.4、入队操作

五种编程语言解释数据结构与算法—队列_第18张图片

4.5、出队操作

五种编程语言解释数据结构与算法—队列_第19张图片

5、双端队列

5.1、逻辑示意图

五种编程语言解释数据结构与算法—队列_第20张图片

5.2、输出受限的双端队列

五种编程语言解释数据结构与算法—队列_第21张图片

5.3、输入受限的双端队列

五种编程语言解释数据结构与算法—队列_第22张图片

接下来,使用编程语言来实现顺序存储的队列结构

6、C语言实现

6.1、SeqQueue.h文件中的内容

#ifndef XGP_STUDY_DEMO53_SEQQUEUE_H
#define XGP_STUDY_DEMO53_SEQQUEUE_H

#include 
#include 

#define MAX_SIZE 1024

//顺序队列结构体
typedef struct SEQQUEUE {
    void* data[MAX_SIZE];
    int size;
}SeqQueue;

//初始化
SeqQueue* Init_SeqQueue();
//入队
void Push_SeqQueue(SeqQueue* queue,void* data);
//放回队头元素
void* Front_SeqQueue(SeqQueue* queue);
//出队
void* Pop_SeqQueue(SeqQueue* queue);
//放回队尾的元素
void* Back_SeqQueue(SeqQueue* queue);
//放回大小
int Size_SeqQueue(SeqQueue* queue);
//清空队列
void Clear_SeqQueue(SeqQueue* queue);
//销毁
void FreeSpace_SeqQueue(SeqQueue* queue);

#endif //XGP_STUDY_DEMO53_SEQQUEUE_H

6.2、SeqQueue.c文件中的内容

#include "SeqQueue.h"

//初始化
SeqQueue* Init_SeqQueue() {

    SeqQueue* queue = (SeqQueue*)malloc(sizeof(SeqQueue));

    for(int i = 0;i < MAX_SIZE;i++) {
        queue->data[i] = NULL;
    }
    queue->size = 0;
    return queue;
}
//入队
void Push_SeqQueue(SeqQueue* queue,void* data) {
    //数组的左边当作队头
    if(queue == NULL || data == NULL || queue->size == MAX_SIZE) return;

    queue->data[queue->size] = data;
    queue->size++;
}
//放回队头元素
void* Front_SeqQueue(SeqQueue* queue) {
    if(queue == NULL || queue->size == 0) return NULL;
    return queue->data[0];
}
//出队
void* Pop_SeqQueue(SeqQueue* queue) {
    if(queue == NULL || queue->size == 0) return NULL;
    //需要移动元素
    void* save = queue->data[0];
    for(int i = 0;i < queue->size - 1;i++) {
        queue->data[i] = queue->data[i+1];
    }
    queue->size--;
    return save;
}
//放回队尾的元素
void* Back_SeqQueue(SeqQueue* queue) {
    if(queue == NULL || queue->size == 0) return NULL;
    return queue->data[queue->size - 1];
}
//放回大小
int Size_SeqQueue(SeqQueue* queue) {
    if(queue == NULL) return -1;
    return queue->size;
}
//清空队列
void Clear_SeqQueue(SeqQueue* queue) {
    if(queue == NULL) return;
    queue->size = 0;
}
//销毁
void FreeSpace_SeqQueue(SeqQueue* queue) {
    if(queue == NULL) return;
    free(queue);
}

6.3、main.c文件中的内容

#include "SeqQueue.h"
#include 

typedef struct PERSON {
    char name[64];
    int age;
}Person;

int main() {
    //创建队列
    SeqQueue* queue = Init_SeqQueue();
    //创建数据
    Person p1,p2,p3,p4,p5;
    strcpy(p1.name,"aaa");
    strcpy(p2.name,"bbb");
    strcpy(p3.name,"ccc");
    strcpy(p4.name,"ddd");
    strcpy(p5.name,"eee");

    p1.age = 18;
    p2.age = 19;
    p3.age = 20;
    p4.age = 21;
    p5.age = 22;

    Push_SeqQueue(queue,&p1);
    Push_SeqQueue(queue,&p2);
    Push_SeqQueue(queue,&p3);
    Push_SeqQueue(queue,&p4);
    Push_SeqQueue(queue,&p5);

    //输出队尾元素
    Person* backP = (Person*)Back_SeqQueue(queue);
    printf("Name:%s\tAge:%d\n",backP->name,backP->age);
    printf("============================================\n");

    while (Size_SeqQueue(queue) > 0) {
        //取出队头元素
        Person* p = (Person*)Pop_SeqQueue(queue);;
        printf("Name:%s\tAge:%d\n",p->name,p->age);
    }

    //销毁
    FreeSpace_SeqQueue(queue);

    return 0;
}

6.4、输出结果

Name:eee        Age:22
============================================
Name:aaa        Age:18
Name:bbb        Age:19
Name:ccc        Age:20
Name:ddd        Age:21
Name:eee        Age:22

Process finished with exit code 0

7、C++语言实现

7.1、SeqQueue.h文件中的内容

#ifndef XGP_STUDY_DEMO54_SEQQUEUE_H
#define XGP_STUDY_DEMO54_SEQQUEUE_H

#include 
using namespace std;

#define MAX_SIZE 1024

template 
class SeqQueue {
private:
    T* data[MAX_SIZE];
    int size;

public:
    SeqQueue();
    //入队
    void Push_SeqQueue(T* data);
//放回队头元素
    T* Front_SeqQueue();
//出队
    T* Pop_SeqQueue();
//放回队尾的元素
    T* Back_SeqQueue();
//放回大小
    int Size_SeqQueue();
//清空队列
    void Clear_SeqQueue();
    ~SeqQueue();
};


#endif //XGP_STUDY_DEMO54_SEQQUEUE_H

7.2、SeqQueue.cpp文件中的内容

#include "SeqQueue.h"

template
SeqQueue::SeqQueue() {
    for(int i = 0;i < MAX_SIZE;i++) {
        this->data[i] = NULL;
    }
    this->size = 0;
}

template
void SeqQueue::Push_SeqQueue(T *data) {
    //数组的左边当作队头
    if(data == NULL || this->size == MAX_SIZE) return;

    this->data[this->size] = data;
    this->size++;
}

template
T *SeqQueue::Front_SeqQueue() {
    if(this->size == 0) return NULL;
    return this->data[0];
}

template
T *SeqQueue::Pop_SeqQueue() {
    if(this->size == 0) return NULL;
    //需要移动元素
    T* save = this->data[0];
    for(int i = 0;i < this->size - 1;i++) {
        this->data[i] = this->data[i+1];
    }
    this->size--;
    return save;
}

template
T *SeqQueue::Back_SeqQueue() {
    if(this->size == 0) return NULL;
    return this->data[this->size - 1];
}

template
int SeqQueue::Size_SeqQueue() {
    return this->size;
}

template
void SeqQueue::Clear_SeqQueue() {
    this->size = 0;
}

template
SeqQueue::~SeqQueue() {
    cout<<"销毁方法已启动"<

7.3、main.cpp文件中的内容

#include "SeqQueue.cpp"

class Person {
public:
    string name;
    int age;

    Person(const string &name, int age) : name(name), age(age) {}

    friend ostream &operator<<(ostream &os, const Person &person) {
        os << "name: " << person.name << " age: " << person.age;
        return os;
    }
};

int main() {
    //创建队列
    SeqQueue* queue = new SeqQueue();
    //创建数据
    Person p1("aaa",18);
    Person p2("bbb",19);
    Person p3("ccc",20);
    Person p4("ddd",21);
    Person p5("eee",22);

    queue->Push_SeqQueue(&p1);
    queue->Push_SeqQueue(&p2);
    queue->Push_SeqQueue(&p3);
    queue->Push_SeqQueue(&p4);
    queue->Push_SeqQueue(&p5);


    //输出队尾元素
    Person* backP = queue->Back_SeqQueue();
    cout<<*backP<Size_SeqQueue() > 0) {
        //取出队头元素
        Person* p = queue->Pop_SeqQueue();;
        cout<<*p<

7.4、输出结果

name: eee age: 22
========================
name: aaa age: 18
name: bbb age: 19
name: ccc age: 20
name: ddd age: 21
name: eee age: 22
销毁方法已启动

Process finished with exit code 0

8、Java语言实现

8.1、SeqQueue.java文件中的内容

package com.xgp.队列;

public interface SeqQueue {
    //入队
    void Push_SeqQueue(T data);
    //放回队头元素
    T Front_SeqQueue();
    //出队
    T Pop_SeqQueue();
    //放回队尾的元素
    T Back_SeqQueue();
    //放回大小
    int Size_SeqQueue();
    //清空队列
    void Clear_SeqQueue();
    //销毁
    void FreeSpace_SeqQueue();
}

8.2、SeqQueueImpl.java文件中的内容

package com.xgp.队列;

public class SeqQueueImpl implements SeqQueue {

    private int MAX_SIZE = 1024;

    private Object[] data = new Object[MAX_SIZE];
    private int size;

    public SeqQueueImpl() {
        for(int i = 0;i < MAX_SIZE;i++) {
            this.data[i] = null;
        }
        this.size = 0;
    }

    public SeqQueueImpl(int MAX_SIZE) {
        this.MAX_SIZE = MAX_SIZE;
        for(int i = 0;i < MAX_SIZE;i++) {
            this.data[i] = null;
        }
        this.size = 0;
    }

    @Override
    public void Push_SeqQueue(T data) {
        //数组的左边当作队头
        if(data == null || this.size == MAX_SIZE) return;

        this.data[this.size] = data;
        this.size++;
    }

    @Override
    public T Front_SeqQueue() {
        if(this.size == 0) return null;
        return (T)this.data[0];
    }

    @Override
    public T Pop_SeqQueue() {
        if(this.size == 0) return null;
        //需要移动元素
        T save = (T)this.data[0];
        for(int i = 0;i < this.size - 1;i++) {
            this.data[i] = this.data[i+1];
        }
        this.size--;
        return save;
    }

    @Override
    public T Back_SeqQueue() {
        if(this.size == 0) return null;
        return (T)this.data[this.size - 1];
    }

    @Override
    public int Size_SeqQueue() {
        return this.size;
    }

    @Override
    public void Clear_SeqQueue() {
        this.size = 0;
    }

    @Override
    public void FreeSpace_SeqQueue() {
        Clear_SeqQueue();
        System.gc();
        System.out.println("对象已被销毁");
    }
}

8.3、Main.java文件中的内容

package com.xgp.队列;

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        //创建队列
        SeqQueue queue = new SeqQueueImpl<>();
        //创建数据
        Person p1 = new Person("aaa",18);
        Person p2 = new Person("bbb",19);
        Person p3 = new Person("ccc",20);
        Person p4 = new Person("ddd",21);
        Person p5 = new Person("eee",22);

        queue.Push_SeqQueue(p1);
        queue.Push_SeqQueue(p2);
        queue.Push_SeqQueue(p3);
        queue.Push_SeqQueue(p4);
        queue.Push_SeqQueue(p5);


        //输出队尾元素
        Person backP = queue.Back_SeqQueue();
        System.out.println(backP);
        System.out.println("===================================");

        while (queue.Size_SeqQueue() > 0) {
            //取出队头元素
            Person p = queue.Pop_SeqQueue();;
            System.out.println(p);
        }

        queue.FreeSpace_SeqQueue();
    }
}

class Person {
    private String name;
    private int age;

    public Person(String name, int age) {
        this.name = name;
        this.age = age;
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "Person{" +
                "name='" + name + '\'' +
                ", age=" + age +
                '}';
    }
}

8.4、输出结果

Person{name='eee', age=22}
===================================
Person{name='aaa', age=18}
Person{name='bbb', age=19}
Person{name='ccc', age=20}
Person{name='ddd', age=21}
Person{name='eee', age=22}
对象已被销毁

进程完成,退出码 0

9、JavaScript语言实现

9.1、SeqQueue.js文件中的内容

class SeqQueue {
    constructor() {
        this.MAX_SIZE = 1024;
        this.data = [];
        for(var i = 0;i < this.MAX_SIZE;i++) {
            this.data[i] = null;
        }
        this.size = 0;
    }
    
    Push_SeqQueue(data) {
        //数组的左边当作队头
        if(data == null || this.size == this.MAX_SIZE) return;

        this.data[this.size] = data;
        this.size++;
    }

    Front_SeqQueue() {
        if(this.size == 0) return null;
        return this.data[0];
    }

    Pop_SeqQueue() {
        if(this.size == 0) return null;
        //需要移动元素
        var save = this.data[0];
        for(var i = 0;i < this.size - 1;i++) {
            this.data[i] = this.data[i+1];
        }
        this.size--;
        return save;
    }

    Back_SeqQueue() {
        if(this.size == 0) return null;
        return this.data[this.size - 1];
    }

    Size_SeqQueue() {
        return this.size;
    }

     Clear_SeqQueue() {
        this.size = 0;
    }

    FreeSpace_SeqQueue() {
        this.Clear_SeqQueue();
        console.log("对象已被销毁");
    }
}

9.2、SeqQueue.html文件中的内容




    
    
    Document
    


    


9.3、输出结果

Name:eee	Age:22 SeqQueue.html:18:25
=================================== SeqQueue.html:41:17
Name:aaa	Age:18 SeqQueue.html:18:25
Name:bbb	Age:19 SeqQueue.html:18:25
Name:ccc	Age:20 SeqQueue.html:18:25
Name:ddd	Age:21 SeqQueue.html:18:25
Name:eee	Age:22 SeqQueue.html:18:25
对象已被销毁 SeqQueue.js:50:17

10、Python语言实现

10.1、SeqQueue.py文件中的内容

class SeqQueue:
    def __init__(self) -> None:
        self.MAX_SIZE = 1024
        self.data = [None]*self.MAX_SIZE
        for i in range(0,self.MAX_SIZE):
            self.data[i] = None
        self.size = 0

    def Push_SeqQueue(self,data):
        if(data == None or self.size == self.MAX_SIZE):
            return
        self.data[self.size] = data
        self.size += 1

    def Front_SeqQueue(self):
        if(self.size == 0):
            return None
        return self.data[0]

    def Pop_SeqQueue(self):
        if(self.size == 0):
            return None
        save = self.data[0]
        for i in range(0,self.size):
            self.data[i] = self.data[i+1]
        self.size -= 1
        return save

    def Back_SeqQueue(self):
        if(self.size == 0):
            return None
        return self.data[self.size - 1]

    def Size_SeqQueue(self):
        return self.size

    def Clear_SeqQueue(self):
        self.size = 0

    def FreeSpace_SeqQueue(self):
        self.Clear_SeqQueue()
        print("对象已被销毁")

10.2、main.py文件中的内容

from SeqQueue import *

class Person:

    def __init__(self,name,age) -> None:
        self.name = name
        self.age = age

    def __str__(self) -> str:
        return "Name:" + self.name + "\t" + "Age:" + str(self.age)

queue = SeqQueue()

p1 = Person("aaa", 18)
p2 = Person("bbb", 19)
p3 = Person("ccc", 20)
p4 = Person("ddd", 21)
p5 = Person("eee", 22)

queue.Push_SeqQueue(p1)
queue.Push_SeqQueue(p2)
queue.Push_SeqQueue(p3)
queue.Push_SeqQueue(p4)
queue.Push_SeqQueue(p5)

backP = queue.Back_SeqQueue()
print(backP)
print("======================")

while(queue.Size_SeqQueue() > 0):
    print(queue.Pop_SeqQueue())

queue.FreeSpace_SeqQueue()

10.3、输出结果

Name:eee	Age:22
======================
Name:aaa	Age:18
Name:bbb	Age:19
Name:ccc	Age:20
Name:ddd	Age:21
Name:eee	Age:22
对象已被销毁

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