【数据结构】队列（queue）-顺序队列（动态图解、c++、java）
文章目录
- 什么是队列？
- 顺序队列概述（图解）
- 顺序队列的基本操作
-
- 1. 初始化
- 2. 入队
- 3. 出队
- 4. 查看队头元素
- 5. 队列长度
- 6. 释放空间
- 完整代码
- 总结
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提示：以下是本篇文章正文内容，下面案例可供参考
什么是队列？
- 队列是一种特殊的线性表，特殊之处在于它只允许在表的前端（front）进行删除操作，而在表的后端（rear）进行插入操作，和栈一样，队列是一种操作受限制的线性表。
- 进行插入操作的端称为队尾，进行删除操作的端称为队头。
- 这种先进先出（First In First Out,FIFO）的线性序列，称为“队列”。它的操作受限，只能在两端操作：一端进，一端出。
- 进的一端称为队尾（rear），出的一端称为队头（front）。队列可以用顺序存储，也可以用链式存储。
顺序队列概述（图解）
- 队列犹如火车穿山洞，先进去的部分先出来。（图片来源：淘宝）
- 队列的顺序存储采用一段连续的空间存储数据元素，并用两个整形变量记录对头和队尾元素的下标。
顺序队列的基本操作
- 首先定义一个结构体（内部类），包含基地址和头尾索引。
c++代码如下（示例）：
struct SqQueue{
int *base;//基地址
int front,rear;//头索引 尾索引
};
java代码如下（示例）：
private class SqQueue{
int []base;
int front,rear;
}
1. 初始化
- 顺序队列定义好了之后，还要先定义一个最大的分配空间，顺序结构都是如此，需要预先分配空间。
c++代码如下（示例）：
bool InitQueue(SqQueue &Q){
Q.base = new int[Maxsize];//分配空间
if(!Q.base){//创建失败
return false;
}
Q.front = Q.rear = 0;
return true;
}
java代码如下（示例）：
public boolean initQueue(){
q = new SqQueue();
q.base = new int[maxsize];
if(q.base == null){
return false;
}
q.front = q.rear = 0;
return true;
}
2. 入队
-
判断队列是否已满。
-
元素放入队尾 rear 的位置，然后 rear 后移一位。
c++代码如下（示例）：
bool EnQueue(SqQueue &Q,int e){
if(Q.rear>Maxsize - 1){//队满
return false;
}
Q.base[Q.rear++] = e;//Q.base[Q.rear] = e; Q.rear++;
return true;
}
java代码如下（示例）：
public boolean enQueue(int e){
if(q.rear > maxsize-1){
return false;
}
q.base[q.rear++] = e;
return true;
}
3. 出队
-
判断队列是否为空。
-
元素出队，然后队头 front 后移一位。
（在总结时会说明为何 front 后移之后还是队满状态。）
c++代码如下（示例）：
bool DeQueue(SqQueue &Q,int &e){//e为出队元素值
if(Q.front == Q.rear){//队空
return false;
}
e = Q.base[Q.front++];//出队
return true;
}
java代码如下（示例）：
public int deQueue(){
if(q.rear == q.front){
return -1;
}
return q.base[q.front++];
}
4. 查看队头元素
- 没什么好说的，太简单了。确保队列含有元素就行。
c++代码如下（示例）：
int GetHead(SqQueue Q){
if(Q.front != Q.rear){//队列非空
return Q.base[Q.front];
}
return -1;
}
java代码如下（示例）：
public int getHead(){
if(q.rear != q.front){
return q.base[q.front];
}
return -1;
}
5. 队列长度
c++代码如下（示例）：
int QueueLength(SqQueue Q){
return (Q.rear-Q.front);
}
java代码如下（示例）：
public int queueLength(){
return q.rear-q.front;
}
6. 释放空间
- java 自动释放，c++ 需手动释放。
c++代码如下（示例）：
void DestroyList(SqQueue &Q){
if(Q.base){
delete []Q.base;
}
}
完整代码
c++代码如下（示例）：
#includejava代码如下（示例）：
import java.util.Scanner;
public class A {
private static Scanner input = new Scanner(System.in);
private static final int maxsize = 7;
private static class SqQueue {
int[] base;
int front, rear;
}
private static SqQueue q;
public static boolean initQueue() {
q = new SqQueue();
q.base = new int[maxsize];
if (q.base == null) {
return false;
}
q.front = q.rear = 0;
return true;
}
public static boolean enQueue(int e) {
if (q.rear > maxsize - 1) {
return false;
}
q.base[q.rear++] = e;
return true;
}
public static int deQueue() {
if (q.rear == q.front) {
return -1;
}
return q.base[q.front++];
}
public static int getHead() {
if (q.rear != q.front) {
return q.base[q.front];
}
return -1;
}
public static int queueLength() {
return q.rear - q.front;
}
public static void main(String[] args) {
int n, x;
initQueue();
System.out.println("输入元素个数");
n = input.nextInt();
System.out.println("请输入每个元素");
while (n-- > 0) {
x = input.nextInt();
enQueue(x);
}
System.out.println("队列元素个数:" + queueLength());
System.out.println("队头元素是：" + getHead());
System.out.println("开始出队：");
while ((x = deQueue()) != -1) {
System.out.println("队头元素为：" + x);
}
System.out.println("队列元素个数:" + queueLength());
}
}
总结
-
从图解和代码不难看出，当rear指向Maxsize位置时，有元素出队，但当前还是队满状态。这种情况称为“假溢出”。
-
解决的方法也很简单，如图。需要用到简单的循环操作，在下下下下下一篇的文章中会有另一种队列——循环队列，来实现此方法。
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下期预告： 顺序栈