目錄

隊列的相關概念

定義

邏輯結構

存儲結構

運算規則

實現方式

隊列的基本操作

循環隊列——隊列的順序表示和實現

隊列的順序存儲結構

假溢出-引出循環隊列

判斷循環隊列隊空隊滿

?循環隊列的操作

隊列的初始化

求循環隊列長度

循環隊列入隊

循環隊列出隊

取循環隊列隊頭元素

隊列-鏈式隊列

?隊列的鏈式存儲結構

鏈隊列的類型定義

鏈式隊列的操作

鏈隊的初始化

鏈隊的入隊

?鏈隊的出隊

取鏈隊的隊頭元素

銷毀鏈隊列

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隊列的相關概念

定義

只能在表的一端進行插入運算，在表的另一端進行刪除運算的線性表（頭刪尾插）。

邏輯結構

與線性表相同，仍為一對一關系。

存儲結構

順序隊或鏈隊，以循環順序隊列更常見。

隊列的物理存儲可以用順序存儲結構，也可用鏈式存儲結構。相應地，隊列的存儲方式也分兩種，即順序隊列和鏈式隊列。

運算規則

只能在隊首和隊尾運算，且訪問節點時依照先進先出（FIFO）的原則。

實現方式

關鍵是掌握入隊和出隊操作，具體實現依順序隊或鏈隊的不同而不同。

隊列的基本操作

ADT?Queue{

? ? ? ? 數據對象：D={ai | ai?∈ElemSet, i = 1,2,...,n,n≥0 }

? ? ? ? 數據關系：R={<ai-1,ai>|ai-1,ai∈D,i=2,...,n}?約定其中a1端為隊列頭，an端為隊列尾。

}ADT?Queue

InitQueue(&Q) 操作結果：構造空隊列Q

DestroyQueue(&Q)? ? ? ? 條件：隊列Q已存在；操作結果：隊列Q被銷毀

ClearQueue(&Q)? ? ? ? 條件：隊列Q已存在；操作結果：將Q清空

QueueLength(Q)????????條件：隊列Q已存在；操作結果：返回Q的元素個數，即隊長

GetHead(Q, &e)????????條件：Q為非空隊列；操作結果：用e返回Q的隊頭元素

EnQueue(&Q, e)?????????條件：隊列Q已存在；操作結果：插入元素e為Q的隊尾元素

DeQueue(&Q, &e)? ? ? ??條件：Q為非空隊列；操作結果：刪除Q的隊頭元素，用e返回值

……還有將對列置空、遍歷隊列等操作……

循環隊列——隊列的順序表示和實現

隊列的順序存儲結構

用一維數組base[MAXQSIZE]

#define MAXQSIZE 100 // 最大隊列長度 Typedef struct {QElemType *base; // 初始化的動態分配存儲空間int front; // 頭指針int rear; // 尾指針 }SqQueue;

假溢出-引出循環隊列

假設當前隊列分配的最大空間為 6, 則當隊列處于圖(d) 所示的狀態時不可再繼續插入新的隊尾元素，否則會出現溢出現象， 即因數組越界而導致程序的非法操作錯誤。 事實上，此時隊列的實際可用空間并未占滿，所以這種現象稱為 “假溢出＂。這是由 ＂隊尾入隊，隊頭出隊” 這種受限制的操作造成的。?

怎樣解決這種 “假溢出” 問題呢？ 一個較巧妙的辦法是將順序隊列變為一個環狀的空間，如圖所示，稱之為循環隊列。

base[0]接在hase[MAXQSIZE -1]之后，若rear+1==M，則令rear=0；

實現方法：利用模（mod，C語言中：%）運算。

插入元素：Q.base[Q.rear]=x;

? ? ? ? ? ? ? ? ? Q.rear=(Q.rear+1)%MAXQSIZE;

刪除元素：x=Q.base[s.front]

? ? ? ? ? ? ? ? ? Q.front=(Q.front+1)%MAXQSIZE

循環隊列：循環使用為隊列分配的存儲空間。

?

判斷循環隊列隊空隊滿

?少用一個元素空間

?隊空：front==rear

隊滿：(rear+1)%MAXQSIZE==front

?循環隊列的操作

隊列的初始化

Status InitQueue(SqQueue &Q){Q.base = new QElemType[MAXQSIZE] // 分配數組空間// Q.base = (QElemType*)malloc(MAXQSIZE*sizeof(QElemType));if(!Q.base) exit(OVERFLOW); // 存儲分配失敗Q.front=Q.rear=0; // 頭指針尾指針置為0，隊列為空return OK; }

求循環隊列長度

對于非循環隊列，尾指針和頭指針的差值便是隊列長度，而對于循環隊列，差值可能為負數，所以需要將差值加上MAXQSIZE，然后與MAXQSIZE求余。

int QueueLength(SqQueue Q){// 返回Q的元素個數，即隊列的長度return(Q.rear-Q.front+MAXQSIZE) % MAXQSIZE; }

循環隊列入隊

入隊操作是指在隊尾插入一個新的元素。

Status EnQueue(SqQueue &Q, QElemType e) {// 插入元素e為Q的新的隊尾元素if((Q.rear+1) % MAXQSIZE == Q.front) // 尾指針在循環意義上加1后等于頭指針，表明隊滿return ERROR;Q.base[Q.rear] = e; // 新元素插入隊尾Q.rear = (Q.rear + 1) % MAXQSIZE; // 隊尾指針加1return OK; }

循環隊列出隊

出隊操作是將隊頭元素刪除。

Status DeQueue(SqQueue &Q, QElemType &e) {// 刪除Q的隊頭元素，用e返回其值if(Q.front==Q.rear) return ERROR; // 隊空e = Q.base[Q.front]; // 保存隊頭元素Q.front = (Q.front + 1) % MAXQSIZE; // 隊頭指針加1return OK; }

取循環隊列隊頭元素

當隊列非空時， 此操作返回當前隊頭元素的值， 隊頭指針保持不變。

SElemType GetHead(SqQueue Q) {// 返回Q的隊頭元素，不修改隊頭指針if(Q.front != Q.rear) // 隊列非空return Q.base[Q.front]; // 返回隊頭元素的值，隊頭指針不變 }

隊列-鏈式隊列

若用戶無法估計所用隊列的長度，則宜采用鏈隊列。

?隊列的鏈式存儲結構

鏈隊列的類型定義

#define MAXQSIZE 100 // 最大隊列長度 typedef struct Qnode {QElemType data;stuct Qnode *next; }QNode, *QueuePtr;typedef struct {QueuePtr front; // 隊頭指針Queueptr rear; // 隊尾指針 }LinkQueue;

鏈式隊列的操作

鏈隊的初始化

Status InitQueue(LinkQueue &Q) {// 構造一個空隊列QQ.front = Q.rear = new QNode; // 生成新結點作為頭結點，隊頭和隊尾指針指向此結點Q.front -> next = NULL; // 頭結點的指針域置空return OK; }

鏈隊的入隊

Status EnQueue(LinkQueue &Q, QElemType e) {// 插入元素e為Q的新的隊尾元素p = new QNode; // 為入隊元素分配結點空間，用指針p指向p -> data = e; // 將新結點數據域置為ep -> next = NULL; Q.rear -> next = p; // 將新結點插入到隊尾Q.rear = p; // 修改隊尾指針return OK; }

?鏈隊的出隊

Status DeQueue(LinkQueue &Q, QElemType &e) {// 刪除Q的隊頭元素，用e返回其值if(Q.front == Q.rear) return ERROR; // 若隊列空，則返回ERRORp = Q.front -> next; // p指向隊頭元素e = p -> data; // e保存隊頭元素的值Q.front -> next = p -> next; // 修改頭指針if(Q.rear == p) Q.rear = Q.front; // 最后一個元素被刪，隊尾指針指向頭結點delete p; // 釋放原隊頭元素的空間return OK; }

需要注意的是，在鏈隊出隊操作時還要考慮當隊列中最后一個元素被刪后，隊列尾指針也丟失了，因此需對隊尾指針重新賦值（指向頭結點）。

取鏈隊的隊頭元素

SElemType GetHead(LinkQueue Q) {// 返回Q的隊頭元素，不修改隊頭指針if(Q.front != Q.rear){ // 隊列非空return Q.front -> next -> data; // 返回隊頭元素的值，隊頭指針不變} }

銷毀鏈隊列

Status DestroyQueue(LinkQueue &Q) {while(Q.front) {p= Q.front -> next; free(Q.front);Q.front = p;} // Q.rear = Q.front -> next; free(Q.front); Q.front = Q.rear;return OK; }

總結

以上是生活随笔為你收集整理的数据结构-队列详解（类C语言版）的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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