顺序队列和链队列

队列也是一种线性结构,不同于栈的是队列为先进先出的数据结构,遵循一边入队一边出队。

顺序队列和链队列_第1张图片

顺序队列的底层使用的是数组,因此需预先申请一块足够大的内存空间初始化顺序队列。除此之外,为了满足顺序队列中数据从队尾进,队头出且先进先出的要求,我们还需要定义两个指针(top 和 rear)分别用于指向顺序队列中的队头元素和队尾元素。

数组中一直存储着入栈数据,只是读数据的时候从记录的队首元素读取。

顺序队列和链队列_第2张图片
在添加(入队)时,元素被添加到队位(rear)所在位置,对位加一,依次类推,这样在添加元素时元素依次填充数组的位置。

#include
#define MAXSIZE 5
typedef struct Queue{
	int datas[MAXSIZE];
	int front;
	int rear;
}SqQueue;

//入队
int Push(SqQueue *S,int e){
	if(S->rear == MAXSIZE) return 0;
	S->datas[S->rear] = e;
	S->rear++;
	return 1;
}

//出队
int Pop(SqQueue *S){
	int e = S->datas[S->front];
	S->front++;
	return e;
}

int main(){
	SqQueue S;
	S.front = S.rear =0;
	Push(&S,3);
	Push(&S,5);
	Push(&S,7);
	int e = Pop(&S);
	printf("%d\n",e);
	int e1 = Pop(&S);
	printf("%d\n",e1);
	int e2 = Pop(&S);
	printf("%d\n",e2);
	
	return 0;
}

在删除(出队)是,队头(top)指向的元素赋值个给临时变量,队头后移指向下一个元素。队头像游标一样持续记录当前位置,模拟元素的出队。

对于数组实现的会遇到假溢出问题,如下:
顺序队列和链队列_第3张图片
当rear指向最后一个元素时,rear无法在后移,于是队列满了,但是看top的位置却在第4个元素的位置,也是说前三个元素都出栈了,空出了三个元素的位置。为了解决该假溢出的问题,可以将队列变成一个循环队列

循环队列利用top,rear,MAXSIZE的关系巧妙模拟循环。rear在指向最后一个位置时再次添加就回到数组第一个位置,再一次向后移,top也是如此。

若是循环队列,则必是以MAXSIZE为进制的运算。所以rear只能在[1,MAXSIZE]的区间内。那么rear的运算就变成了:

S->rear = (S->rear+1)%MAXSIZE

注意如果以mAXSIZE定义数组那么数组为[MAXSIZE-1],因为数组是从0开始的。

如何判断队列是否满了呢?

  • 第一种情况

顺序队列和链队列_第4张图片

顺序队列和链队列_第5张图片

主要有以上两种情况表示队列满了。第一种S->rear = (S->rear+1)%MAXSIZE,注意是计算后的情况,满足Q.front = Q.rear。这种判断是不合理的,因为该判断条件也是判空的条件。

一般情况下可以少用一个元素空间, 即队列空间大小为m时,有m-1个元素就认为是队满。这样判断队空的条件不变, 即当头、 尾指针的值相同时, 则认为队空;而当尾指针在循环意义上加1后是等千头指针, 则认为队满。(在舍弃一个存储元素的空间情况下完美解决问题)。

顺序队列和链队列_第6张图片
顺序队列和链队列_第7张图片

途中rear都是入队计算后的rear值。

在少用一个元素的情况下,满足(S->rear+1)%MAXSIZE) == S->front 表示队满。

因此, 在循环队列中队空和队满的条件是:
队空的条件:Q.front = Q.rear
队满的条件:(Q rear+ 1)%MAXSIZE = Q.front

#include
#define MAXSIZE 5
typedef struct Queue{
	int datas[MAXSIZE];
	int front;
	int rear;
}SqQueue;

//入队
int Push(SqQueue *S,int e){
	if( (S->rear+1)%MAXSIZE ==S->front) return 0;
	S->datas[S->rear] = e;
	S->rear = (S->rear+1)%MAXSIZE;
	return 1;
}

//出队
int Pop(SqQueue *S){
	int e = S->datas[S->front];
	S->front = (S->front+1)%MAXSIZE;
	return e;
}

int main(){
	SqQueue S;
	S.front = S.rear =0;
	Push(&S,3);
	Push(&S,5);
	Push(&S,7);
	int e = Pop(&S);
	printf("%d\n",e);
	int e1 = Pop(&S);
	printf("%d\n",e1);
	int e2 = Pop(&S);
	printf("%d\n",e2);
	
	return 0;
}

链队是指采用链式存储结构实现的队列。和顺序队列一样链对也需要队头和队尾游标,并以链表为存储结构。链队就是后插法创建链表。

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