队列算法

队列是一种抽象的数据结构，有点类似于Stacks。与堆栈不同，队列的两端都是开放的。一端始终用于插入数据(入队)，另一端用于删除数据(出队)。队列遵循先进先出方法，即首先访问先存储的数据项。

队列示例

一个真实的队列示例可以是单车道单向道路，车辆首先进入，首先退出。更多真实世界的例子可以看作是售票窗口和公共汽车站的队列。

队列表示

我们现在明白，在队列中，我们出于不同的原因访问两端。下面给出的下图试图将队列表示解释为数据结构

队列示例

与堆栈一样，也可以使用数组，链接列表，指针和结构来实现队列。为简单起见，我们将使用一维数组实现队列。

基本操作

队列操作可能涉及初始化或定义队列，利用它，然后从存储器中完全擦除它。在这里，我们将尝试理解与队列相关的基本操作

enqueue() - 将项添加(存储)到队列中。
dequeue() - 从队列中删除(访问)一个项目。

为了使上述队列操作有效，需要更多的功能。这些是 -

peek() - 获取队列前面的元素而不删除它。
isfull() - 检查队列是否已满。
isempty() - 检查队列是否为空。

在队列中，我们总是将前端指针指向的数据出列(或访问)，并在队列中排队(或存储)数据时我们采用后指针的帮助。

让我们首先了解一下队列的支持功能

窥视()

此功能有助于查看队列前面的数据。peek()函数的算法如下

算法

begin procedure peek
   return queue[front]
end procedure

用C编程语言实现peek()函数

例

int peek() {
   return queue[front];
}

已满()

由于我们使用单维数组来实现队列，我们只需检查后指针是否达到MAXSIZE以确定队列已满。如果我们将队列保存在循环链表中，算法将有所不同。isfull()函数的算法

算法

begin procedure isfull

 if rear equals to MAXSIZE
    return true
 else
    return false
 endif

end procedure

在C编程语言中实现isfull()函数

例

bool isfull() {
 if(rear == MAXSIZE - 1)
    return true;
 else
    return false;
}

是空的()

isempty()函数的算法

算法

begin procedure isempty

 if front is less than MIN  OR front is greater than rear
    return true
 else
    return false
 endif

end procedure

如果 front 的值小于MIN或0，则表示队列尚未初始化，因此为空。

这是C编程代码

例

bool isempty() {
 if(front < 0 || front > rear)
    return true;
 else
    return false;
}

入队行动

队列维护两个数据指针，前端和后端。因此，其操作比堆栈的操作相对难以实现。

应采取以下步骤将数据排入(插入)到队列中

第1步 - 检查队列是否已满。
步骤2 - 如果队列已满，则产生溢出错误并退出。
步骤3 - 如果队列未满，则增加后指针以指向下一个空白区域。
步骤4 - 将数据元素添加到后方指向的队列位置。
第5步 - 返回成功。

插入操作

有时，我们还会检查队列是否已初始化，以处理任何无法预料的情况。

入队操作算法

procedure enqueue(data)      

   if queue is full
      return overflow
   endif

   rear ← rear + 1
   queue[rear] ← data
   return true

end procedure

在C编程语言中实现enqueue()

例

int enqueue(int data)      
 if(isfull())
    return 0;

 rear = rear + 1;
 queue[rear] = data;

 return 1;
end procedure

出列操作

从队列中访问数据是两个任务的过程 - 访问前端指向的数据并在访问后删除数据。采取以下步骤来执行出列操作

第1步 - 检查队列是否为空。
步骤2 - 如果队列为空，则产生下溢错误并退出。
步骤3 - 如果队列不为空，请访问前端指向的数据。
步骤4 - 增加前指针以指向下一个可用数据元素。
第5步 - 返回成功。

删除操作

出列操作的算法

procedure dequeue

   if queue is empty
      return underflow
   end if

   data = queue[front]
   front ← front + 1
   return true

end procedure

在C编程语言中实现dequeue()

例

int dequeue() {
 if(isempty())
    return 0;

 int data = queue[front];
 front = front + 1;

 return data;
}

数据结构与算法