数据结构-队列(二)
上一篇博客讲述了链表队列,该篇博客讲述了顺序队列即循环队列的基本方法。
1 循环队列的顺序表示以及实现整体分析
顺序队列本身是一种数组表示。在队列的顺序存储结构中,除了用一组连续的存储单元依次存放从队列头到队列尾的元素之外,尚需附设两个指针 front 和 rear 分别指示队列头元素及队列尾元素的位置。为了在C语言中描述方便,通常有如下约定:初始化创建空队列时,令 front = rear = 0,每当插入新的队列尾元素时,“尾指针增 1”;每当删除队列头元素时,“头指针增 1”;因此,在非空队列下,头指针始终指向队列头元素,而尾指针始终指向队列尾元素的下一个位置,如图所示:
假设当前队列分配最大空间为6,则当队列处于上图(d)的状态时,不可再继续插入新的队尾元素,否则会因为数组越界而导致程序代码被破坏。然而此时又不宜进行存储再分配扩大数组空间,因为队列的实际可用空间并未占满。一个巧妙的办法是将顺序队列臆造为一个环状的空间,如图所示,称之为循环队列:
如图,指针和队列之间的关系不变,上图 (a) 所示循环队列中,队列头元素是 J3 ,队列尾元素是 J5,之后J6,J7和J8相继插入,则队列空间均被占满,如图 (b) 所示,此时 Q.front = Q.rear; 反之,若 J3,J4 和 J5 相继从图 (a) 队列中删除,使队列呈“空”的状态,如图 (c) 所示,此时存在关系为 Q.front = Q.rear, 由此可见只凭等式 Q.front = Q.rear无法判断队列是“空”还是“满”。有两种可处理方式:一种是另外设置一个标志以区别队列是 “空” 还是 “满”;另一种是少用一个元素空间,约定以“队列头指针在队列尾指针的下一位置(指环状的下一位置)”作为队列呈“满”状态的标志。
从此分析中可见,在C语言中不能用动态分配的一维数组来实现循环队列,如果用户的应用程序中设有循环队列,则必须为它设定一个最大队列长度,若用户无法预估所用队列的最大长度,则宜采用链式队列。
2 顺序队列的实现
2.1 顺序队列的初始化
#define N 6
bool FULL =false;
typedef struct SeqQueue
{
int *data;
int front;
int rear;
};
SeqQueue *creat_SeqQueue()
{
SeqQueue *q = (SeqQueue*)malloc(sizeof(SeqQueue));
q->data = (int *)malloc(sizeof(int)*N);
q->front = q->rear =0;
return q;
}
2.2 顺序队列的判满
bool Full_Queue(SeqQueue*q)
{
if (FULL)
{
if (q->rear == q->front) { printf("该队列为满列"); return true; }
else return false;
}
else{ printf("该队列不为满列\n"); return false; }
}
2.3 顺序队列的判空
bool Empty_Queue(SeqQueue*q)
{
if (!FULL)
{
if (q->front == q->rear) { return true; }
else
{
return false;
}
}
else return false;
}
2.4 Push队列
bool push_queue(SeqQueue*q, int val,int *num)
{
if (Full_Queue(q)){ printf("队列已满"); return false; }
else
{
printf("长度为%d", *num);
*num = *num + 1;
q->data[q->rear] = val;
q->rear = (q->rear + 1) % N;
printf("%d加载进队列\n",val);
if (*num == N){ FULL = true; }
else FULL = false;
return true;
}
}
2.5 Pop队列
bool pop_queue(SeqQueue*q,int *num)
{
int val;
if (Empty_Queue(q)){ printf("队列为空"); return false; }
else
{
val = q->data[q->front];
printf("%d移出队列",val);
q->front = (q->front + 1)%N;
*num = *num - 1;
return true;
}
}
2.6 遍历队列
void traverse(SeqQueue*q,int*num)
{
int node;
int length = 0;
if (Empty_Queue(q)){ printf("该队列为空"); }
else
{
node = q->front;
while (length != *num)
{
length += 1;
printf("该值为%d", q->data[node]);
node = (node + 1)%N;
}
printf("该队列共有%d个数值\n", length);
}
}
3 主程序
int main()
{
SeqQueue *s = creat_SeqQueue();
printf("front1为%d,rear1为%d\n", s->front, s->rear);
int length=0;
//push进队列
push_queue(s, 11, &length);
push_queue(s, 12, &length);
push_queue(s, 13, &length);
//遍历队列
traverse(s,&length);
//pop出队列
pop_queue(s,&length);
////遍历队列
traverse(s, &length);
system("pause");
}