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【图解数据结构】队列全面总结_s什么情况下队列会出队

s什么情况下队列会出队

目录

一、前言

二、基本概念

三、顺序队列

四、链队列

五、循环队列

六、总结与提高


一、前言

  • 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,顺序循环队列在算法中比较常用

二、基本概念

  •   

  • 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:

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

四、链队列

  • 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:

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

出队:

  1. int DeleteQueue ( LinkQueue *Q, QElemType *x ) {
  2. // 1.如果队列为空则无法进行删除,则返回 ERROR
  3. if ( Q->front = = Q->rear ) return (FALSE);
  4. // 2.令 p 指向队列 Q 的头, 并将队头结点的值取出并放入 x
  5. p = Q->front->next; x = p->data;
  6. //3. 修改队头指针
  7. Q->front->next = p->next;
  8. // 4. 若队中只有一个元素,则P出队后成为空队
  9. if ( Q->rear = = p ) Q->rear = Q->front;
  10. free ( p ); // 释放队头元素所占空间
  11. return (TRUE);
  12. } // 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:

 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:

  1. int EnterQueue(SeqQueue *Q,QueueElementType x)
  2. {
  3. //1. 判断队列是否已经满了
  4. if((Q->rear+1)%MAXSIZE==Q->front)
  5. return (FALSE);
  6. //2. 新元素x入队
  7. Q->element[Q->rear]=x;
  8. // 3. 重新设置队尾指针
  9. Q->rear=(Q->rear+1)%MAXSIZE;
  10. return (TRUE);
  11. }

出队:

  1. int DeleteQueue(SeqQueue *Q,QueueElementType *x)
  2. {
  3. //1. 判断队列是否已经空了
  4. if(Q->front==Q->rear)
  5. return(FALSE);
  6. //2. 删除队列的队头元素,用x返回其值
  7. *x=Q->element[Q->front];
  8. // 3. 重新设置队头指针
  9. Q->front=(Q->front+1)%MAXSIZE;
  10. return(TRUE);
  11. }

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:

  1. #include<queue>
  2. //#include<bits/stdc++.h>或者万能头文件
  3. 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

力扣习题:

        一、用队列实现栈

        二、设计循环队列

        三、动物收容所

        四、无法吃午餐的学生数量

        五、Dota2参议院

        六、滑动窗口

附录:

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