在編程語言中怎樣定義隊列及其使用(C++)
隊列在編程語言中是如何定義的呢？小編與大家分享自己的經(jīng)驗。
隊列的定義
隊列是限制結(jié)點插入操作固定在一端進行,而結(jié)點的刪除操作固定在另一端進行的線性表.
隊列猶如一個兩端開口的管道.允許插入的一端稱為隊頭,允許刪除的一端稱為隊尾.隊頭和隊尾各用一個”指針”指示,稱為隊頭指針和隊尾指針.不含任何結(jié)點的隊列稱為”空隊列”.隊列的特點是結(jié)點在隊列中的排隊次序和出隊次序按進隊時間先后確定,即先進隊者先出隊.因此,隊列又稱先進先出表.簡稱FIFO(first in first out)表.
步驟
隊列是用來存儲暫未處理但需要按一定順序處理的元素的一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。
隊列是一種先進先出（First In First Out，F(xiàn)IFO）的線性表，特點是先進隊的元素先出隊。
隊列只允許在表的一端進行插入，而在另一端刪除元素。
隊尾是隊列中允許插入的一端；隊首是隊列中允許刪除的一端。
一般用順序表q[m]存儲隊列中的元素，m是隊列能存儲元素的最大數(shù)量。
front隊首指針指向隊首元素存儲的位置；rear隊尾指針指向隊尾元素的下一個位置。
順序隊列及其操作
隊列的順序存儲結(jié)構(gòu)
順序存儲結(jié)構(gòu)存儲的隊列稱為順序隊列.和順序表一樣,用一個一維數(shù)組存.對頭在數(shù)組的低下標(biāo)端,隊尾設(shè)在高下表端.隊頭,隊尾指針值是數(shù)組元素的下標(biāo).對頭指針始終指向?qū)︻^結(jié)點的前一個結(jié)點位置,初始值為0.隊尾指針是指向隊尾結(jié)點位置,初始值也為0.
隊列初始條件:隊頭指針=隊尾指針=0
隊列滿條件:隊尾指針=m(設(shè)隊列當(dāng)前容量為m)
隊列空條件:隊頭指針=隊尾指針
在QueueCs.c文件中定義了結(jié)構(gòu)
#define DT char
#define M 100
typedef struct {
DT data[M];
int front,rear;
}SEQUEUE;
data[M]也為數(shù)組為隊列,front為隊頭指針,rear為隊尾指針.(注意:front和rear是整數(shù)類型,不是指針類型),當(dāng)front=rear=0時,為初始隊列.因為C語言中數(shù)組的第一個元素下標(biāo)為0,而不是1;所以這里約定數(shù)組元素data[0]閑置不用.
順序隊列上的操作
(1)創(chuàng)建隊列
初始化隊列,隊頭指針和隊尾指針=0.
在QueueControl.h寫出方法聲明
/* 創(chuàng)建隊列 */ SEQUEUE initQueue();
在QueueControl.c中實現(xiàn)此方法
#include "QueueControl.h"
/*
創(chuàng)建隊列
*/
SEQUEUE initQueue(){
SEQUEUE Q;
//1.初始化隊列,隊頭指針=隊尾指針=0
Q.front=Q.rear=0;
return Q;
}
(2)插入
在QueueControl.h寫出方法聲明
/* 插入 */ SEQUEUE inQueue(SEQUEUE Q,DT x);
在QueueControl.c中實現(xiàn)此方法
#include "QueueControl.h"
SEQUEUE inQueue(SEQUEUE Q,DT x){
//1.判斷隊列是上溢,就是隊尾指針是否等于最大申請的空間
if(Q.rear==M){
printf("Up Overflow\n");
}else{
//2.從隊尾插入結(jié)點
Q.rear++;
Q.data[Q.rear]=x;
printf("in success\n");
}
return Q;
}
(3)刪除
在QueueControl.h寫出方法聲明
/* 刪除 */ SEQUEUE outQueue(SEQUEUE Q); /* 打印隊列元素 */ void printQueue(SEQUEUE Q);
在QueueControl.c中實現(xiàn)此方法
#include "QueueControl.h"
SEQUEUE outQueue(SEQUEUE Q){
//1.首先判斷是否是空隊列
if(Q.front==Q.rear){
printf("queue is empty\n");
}else{
//2.刪除結(jié)點是從隊頭刪除
Q.front++;
printf("out success\n");
}
return Q;
}
/*
打印隊列元素
*/
void printQueue(SEQUEUE Q){
//1.從隊頭開始打印數(shù)據(jù)
SEQUEUE temp=Q;
printf("queue={");
while (temp.front<temp.rear) {
temp.front++;
if(temp.front==Q.front+1){
printf("%c",temp.data[temp.front]);
}else{
printf(",%c",temp.data[temp.front]);
}
}
printf("}\n");
}
在main.c中的main方法(int main(int argc, const char * argv[]) {})調(diào)用此方法,并且進行判斷
#include "QueueControl.h"
int main(int argc, const char * argv[]) {
//初始化順序隊列
SEQUEUE queue=initQueue();
printQueue(queue);
//插入
queue=inQueue(queue, 'a');
queue=inQueue(queue, 'b');
queue=inQueue(queue, 'c');
queue=inQueue(queue, 'd');
printQueue(queue);
//刪除
queue=outQueue(queue);
printQueue(queue);
return 0;
}
打印結(jié)果:
queue={}
in success
in success
in success
in success
queue={a,b,c,d}
out success
queue={b,c,d}
Program ended with exit code: 0
從插入隊列和刪除隊列操作的打印結(jié)果來看,隊列的特點確實是:先進先出.
循環(huán)隊列及其操作
循環(huán)隊列的存儲結(jié)構(gòu)
根據(jù)順序隊列的操作和敘述可以看出,隊尾指針=m表示隊滿,不能再插入結(jié)點了,當(dāng)隊頭指針等于隊尾指針表示對空.但是當(dāng)隊尾指針和隊尾指針都等于m的時候,那么此時表示對空,那么也不能插入了其他的結(jié)點,但是此時0-m之間的結(jié)點已經(jīng)空閑,這樣許多空閑的結(jié)點不能被利用,浪費存儲空間.
循環(huán)隊列是把順序隊列的頭尾相接形成一個圓環(huán).邏輯上吧1號結(jié)點作為m號結(jié)點的后繼結(jié)點處理.
循環(huán)隊列初始條件:隊頭指針=隊尾指針=0
循環(huán)隊列隊滿條件:MOD(隊尾指針+1,m)=隊頭指針
循環(huán)隊列空條件:隊頭指針=隊尾指針
隊頭指針推進計算:隊頭指針=MOD(隊頭指針+1,m)
隊尾指針推進計算:隊尾指針=MOD(隊尾指針+1,m)
在QueueCycleCs.c文件中定義了結(jié)構(gòu)
#define CDT char
#define CM 5
typedef struct {
CDT data[CM];
int front,rear;
}SECYCLEQUEUE;
循環(huán)隊列上的操作
(1)創(chuàng)建循環(huán)隊列
初始化隊列,隊頭指針和隊尾指針=0.
在QueueCycyleControl.h寫出方法聲明
#include "QueueCycleCs.c" /* 創(chuàng)建循環(huán)隊列 */ SECYCLEQUEUE initCycleQueue();
在QueueCycyleControl.c中實現(xiàn)此方法
#include "QueueCycleControl.h"
/*
創(chuàng)建循環(huán)隊列
*/
SECYCLEQUEUE initCycleQueue(){
SECYCLEQUEUE Q;
//隊頭指針=隊尾指針=0;
Q.front=Q.rear=0;
return Q;
}
(2)插入
在QueueCycyleControl.h寫出方法聲明
#include "QueueCycleCs.c" /* 循環(huán)隊列插入 */ SECYCLEQUEUE inCycleQueue(SECYCLEQUEUE Q,char x);
在QueueCycyleControl.c中實現(xiàn)此方法
#include "QueueCycleControl.h"
SECYCLEQUEUE inCycleQueue(SECYCLEQUEUE Q,CDT x){
//1.判斷循環(huán)隊列是否已經(jīng)滿了,MOD(隊尾指針+1,m)=隊頭指針
if((Q.rear+1)%CM==Q.front){
printf("queue is full!\n");
}else{
//2.在隊尾插入,計算隊尾指針的
Q.rear=(Q.rear+1)%CM;
//3.設(shè)置插入結(jié)點的值數(shù)值
Q.data[Q.rear]=x;
printf("in Cycle queue Success!\n");
}
return Q;
}
(3)刪除
在QueueCycyleControl.h寫出方法聲明
#include "QueueCycleCs.c" /* 循環(huán)隊列刪除 */ SECYCLEQUEUE outCycleQueue(SECYCLEQUEUE Q); /* 打印循環(huán)隊列 */ void printCycleQueue(SECYCLEQUEUE Q);
在QueueCycyleControl.c中實現(xiàn)此方法
#include "QueueCycleControl.h"
SECYCLEQUEUE outCycleQueue(SECYCLEQUEUE Q){
//1.判斷循環(huán)隊列是否是空
if(Q.front==Q.rear){
printf("Cycle queue is Empty!\n");
}else{
//2.刪除結(jié)點從隊頭刪除,計算隊頭指針:隊頭指針=MOD(隊頭指針+1,m)
Q.front=(Q.front+1)%CM;
printf("out cycle queue success!\n");
}
return Q;
}
/*
打印循環(huán)隊列
*/
void printCycleQueue(SECYCLEQUEUE Q){
//M=5;
//1.從隊頭開始打印數(shù)據(jù)
SECYCLEQUEUE temp=Q;
printf("queue={");
//2.判斷的條件是,隊頭指針!=隊尾指針
while (temp.front!=temp.rear) {
temp.front=(temp.front+1)%CM;
if(temp.front==((Q.front+1)%CM)){
printf("%c",temp.data[temp.front]);
}else{
printf(",%c",temp.data[temp.front]);
}
}
printf("}\n");
}
在main.c中的main方法(int main(int argc, const char * argv[]) {})調(diào)用此方法,并且進行判斷
#include "QueueCycleControl.h"
int main(int argc, const char * argv[]) {
//創(chuàng)建循環(huán)隊列
SECYCLEQUEUE CQ=initCycleQueue();
//插入數(shù)據(jù)5個結(jié)點,但是最大是5,一個空閑,最后一個添加不進去,
CQ=inCycleQueue(CQ, 'a');
CQ=inCycleQueue(CQ, 'b');
CQ=inCycleQueue(CQ, 'c');
CQ=inCycleQueue(CQ, 'd');
CQ=inCycleQueue(CQ, 'e');
printCycleQueue(CQ);
//刪除節(jié)點-三個結(jié)點
CQ=outCycleQueue(CQ);
CQ=outCycleQueue(CQ);
CQ=outCycleQueue(CQ);
printCycleQueue(CQ);
//插入-兩個結(jié)點
CQ=inCycleQueue(CQ, 'e');
CQ=inCycleQueue(CQ, 'f');
printCycleQueue(CQ);
//刪除節(jié)點--刪除四個結(jié)點,現(xiàn)在此時是三個結(jié)點,最后一個刪除不了
CQ=outCycleQueue(CQ);
CQ=outCycleQueue(CQ);
CQ=outCycleQueue(CQ);
CQ=outCycleQueue(CQ);
printCycleQueue(CQ);
return 0;
}
打印結(jié)果:
in Cycle queue Success!
in Cycle queue Success!
in Cycle queue Success!
in Cycle queue Success!
queue is full!
queue={a,b,c,d}
out cycle queue success!
out cycle queue success!
out cycle queue success!
queue=wppm3vysvbp
in Cycle queue Success!
in Cycle queue Success!
queue={d,e,f}
out cycle queue success!
out cycle queue success!
out cycle queue success!
Cycle queue is Empty!
queue={}
Program ended with exit code: 0
鏈隊列及其操作
隊列的鏈存儲結(jié)構(gòu)
鏈存儲結(jié)構(gòu)存儲的隊列稱為鏈隊列.隊頭指針指向鏈隊列的頭結(jié)點,頭結(jié)點的指針域若為空,則為空隊列;若不為空,則為指向隊首結(jié)點的指針.
鏈隊列設(shè)有一個隊頭指針,其值指向隊列的頭結(jié)點.也是唯一地標(biāo)示一個鏈隊.設(shè)置一個隊尾指針方便插入結(jié)點.隊頭指針和隊尾指針都是指針型變量.
鏈隊列沒有容量的限制,所以在可用的存儲空間范圍內(nèi),一般不會出現(xiàn)上溢問題,也不存在如順序隊列的假溢出問題.
在QueueLinkCs.c中定義了結(jié)構(gòu)
#define LDT char
//結(jié)點類型
typedef struct llnode{
LDT data;
struct llnode *next;
}LINKNODE;
//鏈隊列結(jié)構(gòu)
typedef struct{
LINKNODE *front,*rear;
}LINKQUEUE;
鏈隊列上的操作
(1)創(chuàng)建鏈隊列
在QueueLinkControl.h寫出方法聲明
#include <stdio.h> #include "QueueLinkCs.c" /* 創(chuàng)建鏈隊 */ LINKQUEUE * initLinkQueue(LINKQUEUE *LQ);
在QueueLinkControl.c中實現(xiàn)此方法
#include "QueueLinkControl.h"
#include <stdlib.h>
/*
創(chuàng)建鏈隊
*/
LINKQUEUE *initLinkQueue(LINKQUEUE *LQ){
//設(shè)置隊頭指針
LQ->front=(LINKNODE *)malloc(sizeof(LINKNODE));
LQ->front->data='#';//設(shè)置隊頭指針,也是頭結(jié)點的指針域
LQ->front->next=NULL;
//初始條件:隊頭指針和隊尾指針一致
LQ->rear=LQ->front;
return LQ;
}
(2)插入
在QueueLinkControl.h寫出方法聲明
/* 鏈隊插入:隊尾 */ LINKQUEUE * inLinkQueue(LINKQUEUE *LQ,LDT x);
在QueueLinkControl.c中實現(xiàn)此方法
(3)刪除
在QueueLinkControl.h寫出方法聲明
/* 鏈隊刪除:隊頭 */ LINKQUEUE *outLinkQueue(LINKQUEUE *LQ); /* 打印鏈表結(jié)點 */ void printLinkQueue(LINKQUEUE *LQ);
在QueueLinkControl.c中實現(xiàn)此方法
#include "QueueLinkControl.h"
#include <stdlib.h>
LINKQUEUE *outLinkQueue(LINKQUEUE *LQ){
if(LQ==NULL || LQ->rear==LQ->front){
printf("LQ is empty!\n");
return LQ;
}
//1.獲取首結(jié)點
LINKNODE *frontNextNode;
frontNextNode=LQ->front->next;
//2.將首節(jié)點的next指針域的值存儲頭結(jié)點的next域
LQ->front->next=frontNextNode->next;
//3.如果隊尾結(jié)點等于首節(jié)點的next指針域的值,那么表示是空棧,根據(jù)空鏈隊列的結(jié)構(gòu),還需修改隊尾指針,使指向頭結(jié)點.
if(LQ->rear==frontNextNode){
LQ->rear=LQ->front;
}
//4.釋放刪除的結(jié)點
free(frontNextNode);
printf("out link queue success!\n");
return LQ;
}
/*
打印鏈表結(jié)點
*/
void printLinkQueue(LINKQUEUE *Q){
//實例化一個LQ,為了不改變原來鏈隊Q
LINKQUEUE *LQ;
LQ=(LINKQUEUE *)malloc(sizeof(LINKQUEUE));
LQ->front=Q->front;
LQ->rear=Q->rear;
printf("queue={");
//1.判斷不是空鏈表
if(LQ!=NULL && LQ->rear!=LQ->front){
int flag=0;
do{
//2.輸出數(shù)據(jù)
if(flag==0){
printf("%c",LQ->front->data);
flag=1;
}else{
printf(",%c",LQ->front->data);
}
//3.鏈頭指針向后移動
LQ->front=LQ->front->next;
}while (LQ->front!=LQ->rear) ;
printf(",%c",LQ->front->data);
}
printf("}\n");
}
在main.c中的main方法(int main(int argc, const char * argv[]) {})調(diào)用此方法,并且進行判斷
#include "QueueLinkControl.h"
int main(int argc, const char * argv[]) {
//創(chuàng)建鏈隊列
LINKQUEUE *LQ=(LINKQUEUE *)malloc(sizeof(LINKQUEUE));
LQ=initLinkQueue(LQ);
//向鏈隊插入結(jié)點
LQ=inLinkQueue(LQ,'a');
LQ=inLinkQueue(LQ,'b');
LQ=inLinkQueue(LQ,'c');
LQ=inLinkQueue(LQ,'d');
printLinkQueue(LQ);
//刪除結(jié)點--從隊頭
LQ=outLinkQueue(LQ);
LQ=outLinkQueue(LQ);
printLinkQueue(LQ);
return 0;
}
打印結(jié)果:
in link queue success!
in link queue success!
in link queue success!
in link queue success!
queue={#,a,b,c,d}
out link queue success!
out link queue success!
queue={#,c,d}
Program ended with exit code: 0
以上就是本文的全部內(nèi)容，希望對大家的學(xué)習(xí)有所幫助，也希望大家多多支持腳本之家。
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