第五讲 队列(完成)
队列的实现及基本操作
队列的实现及基本操作
队列用来保存按先进先出的原则存储的一组有限的数据元素并先进先出的方式依次处理，在应用中可以用来实现批处理、消息传递等等功能。
队列的实现
队列主要有顺序队列和循环队列两种具体实现形式，由数组实现时，有两种不同的实现：
* 顺序队列：即简单的顺序存储，用一组地址连续的存储单元依次保存队列中的数据元素，使用两个指针分别指向队首和队尾，但由于元素可能入队列时顺序存储存在空间不足的情况，因此顺序队列一般仅作学习用途，不具有实用性。
* 循环队列：采用用一组地址连续的存储单元以循环方式依次保存队列中的数据元素，两个指针分别指向队首和队尾，在入队和出队操作时，队首指针出队和队尾指针入队时可以重新指向下一个元素的位置，可以有效的利用存储单元存储元素，能够重复使用。
1. 队列的基本操作
队列分入队（EnQueue）和出队（DeQueue）两种操作：
* 入队：将新元素入队，如果队列不存在空间则返回失败，成功则返回成功。
* 出队：删除队列中的元素，如果队列为空则返回失败，成功则返回成功并删除该元素。
队列的应用
* 操作系统中的队列：操作系统中的队列可以用于实现任务调度、存储设备号）等多种功能
* 消息中间件中的队列：消息中间件中采用队列实现实现生产者消费者模型，生产者将数据以消息的形式发布到队列中，消费者在队列中取出并处理数据
* 缓存队列：缓存队列可以用来实现可靠消息服务，当生产者将消息发布到缓存队列中，而消费者因某种原因没有消费，可以将这类未消费的消息存入缓冲队列中，等消费者完成处理后再从缓冲队列中取出数据并处理。
数据结构队列
数据结构队列队列（Queue）是一种线性数据结构，它按照“先进先出”的原则存储数据，类似于生活中排队等候的场景。
队列的特点是在一端添加数据，在另一端删除数据，数据的添加和删除操作的位置是固定的。
队列可以视为一个有限长度的数组，它有两个指针：一个指向队列的起始位置，称为队头（Front），另一个指向队列的结束位置，称为队尾（Rear）。
队列的关键操作有两个：入队（Enqueue）和出队（Dequeue），即向队列尾部添加元素和从队列头部删除元素。
队列的应用场景非常广泛，例如操作系统的进程调度、任务处理等。
下面将详细介绍队列的实现、应用以及常见的队列算法。
一、队列的实现队列可以通过数组和链表两种方式来实现。
1.使用数组实现队列使用数组实现队列的关键是确定起始位置和结束位置的指针。
通常可以使用两个变量front和rear来表示队头和队尾的下标。
入队操作时，首先判断队列是否已满（rear是否达到数组的尾部），如果已满则表示队列已满，否则将元素添加到rear的位置，并将rear指针后移一位。
出队操作时，首先判断队列是否为空（front是否等于rear），如果为空则表示队列为空，否则将front指针后移一位，并返回front指针对应的元素。
使用数组实现队列的缺点是队列的大小固定，一旦数组大小被占满，无法继续添加元素。
2.使用链表实现队列使用链表实现队列的核心是定义一个包含数据和指向下一个节点的指针的节点结构，通过调整指针的指向来实现入队和出队操作。
入队操作时，首先创建一个新的节点，将数据存储到节点中，然后将节点插入到链表的尾部。
出队操作时，将头节点删除，并返回头节点中的数据值。
链表实现队列的优点是队列的大小可以动态调整，没有固定的限制。
二、队列的应用1.操作系统中的进程调度：操作系统使用队列数据结构来管理系统中的进程，根据进程的优先级将其添加到合适的队列中，然后按照优先级依次从队列中获取进程执行。
3.阻塞队列：阻塞队列是一种特殊的队列，当队列为空时，获取线程会被阻塞，直到队列中有数据；当队列已满时，插入线程会被阻塞，直到队列有空余位置。
数据结构Chap5 queue
数据结构Chap5 queue在计算机科学中，数据结构是组织和存储数据的方式，以便能够有效地进行操作和访问。
而队列（queue）作为一种常见的数据结构，在许多程序和算法中都发挥着重要的作用。
想象一下，在生活中我们去银行办理业务，人们会排成一列队伍，先到的先办理，后来的依次排队等待。
队列的工作方式就类似于这样的排队场景。
队列遵循着“先进先出”（First In First Out，简称 FIFO）的原则。
这意味着，最先进入队列的元素将最先被取出。
就好像在银行排队中，最早到达的人会最先得到服务并离开队伍。
队列有两个主要的操作：入队（enqueue）和出队（dequeue）。
入队是将元素添加到队列的末尾，而出队则是从队列的前端移除元素。
为了实现一个队列，我们可以使用数组或者链表。
如果使用数组来实现队列，我们需要确定队列的前端和后端的位置。
通常，我们会用一个变量来记录前端的位置，用另一个变量来记录后端的位置。
当进行入队操作时，如果后端到达了数组的末尾，我们可能需要进行一些特殊的处理，比如将元素重新放置到数组的开头，以实现循环队列的效果。
链表实现队列则相对灵活一些。
每个节点包含数据和指向下一个节点的指针。
入队时，我们在链表的末尾添加新节点；出队时，我们删除链表的头节点。
队列在计算机科学中有广泛的应用。
比如，操作系统中的任务调度常常使用队列来管理等待执行的任务。
新的任务被放入队列，而处理器会按照队列的顺序依次处理任务。
在网络通信中，数据包的传输也可能用到队列。
当网络拥塞时，数据包会被暂时存储在队列中，等待有可用的带宽时再进行传输。
在程序设计中，我们可以使用队列来实现广度优先搜索算法。
在这种算法中，我们从起始节点开始，依次将相邻的未访问节点放入队列，然后按照队列的顺序逐个访问这些节点。
再举个例子，打印队列也是队列的常见应用场景。
多个用户向打印机发送打印任务，这些任务会按照发送的顺序排队等待打印。
总之，队列是一种简单但非常实用的数据结构。
队列
例1： 一循环队列如下图所示，若先删除4个元素，接着再 插入4个元素，请问队头和队尾指针分别指向哪个位置? front front 1
2
J2
J3 J4 J5
front
J8
J9
front
0
J1
3
front
J7 J6 J5
rear
rear 解：由图可知，队头和队尾指针的初态分别为front=0 和rear=5。maxsize=6 删除4个元素后front=4；再插入4个元素后，r=(5+4)%6=3
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链队列示意图
rear Q front p
a1 (队首) a2
a3 ^
(队尾)
讨论：
① 空队列的特征？ front=rear
front
rear
^
② 队列会满吗？一般不会，因为删除时有free动作。除非内存不足！ ③ 怎样实现入队和出队操作？ 入队（尾部插入）：rear->next=S; rear=S; 出队（头部删除）：front->next=p->next;
2
1. 定
义
只能在表的一端进行插入运算，在表的另 一端进行删除运算的线性表 （头删尾插）
与同线性表相同，仍为一对一关系。 顺序队或链队，以循环顺序队更常见。
2. 逻辑结构 3. 存储结构
4. 运算规则
只能在队首和队尾运算，且访问结点时依 照先进先出（FIFO）的原则。
5. 实现方式 关键是掌握入队和出队操作，具体实现依顺序
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5
4
front
例2 ：数组Ｑ[n]用来表示一个循环队列，f 为当前队列头元
素的前一位置，r 为队尾元素的位置。假定队列中元素的个 数小于n，计算队列中元素的公式为: （Ａ） r－f （Ｂ）（n＋f－r）% n （Ｃ）n＋r－f （Ｄ） （n＋r－f）% n
火车过桥问题
第五讲火车过桥问题【导学】一：火车过桥问题火车过桥问题是行程问题的一种，除了包含路程、速度与时间之间的数量关系之外，同时还涉及车长、桥长等问题。
基本数量关系是：火车速度×时间＝车长＋桥长火车在行驶中，经常发生完全过桥、完全在桥、火车与人相遇、火车与人以及火车和火车之间的相遇、追及等这几种类型的题目，在分析题目的时候一定得结合着图来进行。
常用结论：1、火车和桥完全过桥时：路程＝桥长＋车长完全在桥时：路程＝桥长－车长2、火车和人①火车和人相遇：路程和＝车长②火车和人追及：路程差＝车长3、火车和火车①错车：错车相当于火车与火车相遇，路程和＝两车车长和②超车：超车相当于快车追及慢车，又分为齐头追车和齐尾追车。
【例题】1：一列客车经过南京长江大桥，大桥长6700米，这列客车长100米，每分钟行400米，这列客车经过长江大桥需要多少分钟？练习1：一列火车全长265米，每秒行驶25米，全车要通过一座985米长的大桥，问需要多少秒钟？练习2：一列火车长600米,它以每秒10米的速度穿过长200米的隧道,从车头进入隧道到车尾离开隧道共需多少时间?作业：1、一列火车长150米，每秒钟行19米，全车通过420米的大桥，需要多少时间？2、一列火车长200米,它以每秒10米的速度穿过200米长的隧道,从车头进入隧道到车尾离开隧道共需要多长时间？3、一列货车共50节，每节车身长30米，两节车间隔长1.5米，这列货车平均每分钟前进1000米，要穿过1426.5米的山洞，需要多少分钟？【例题】2：一列火车长160米，全车通过440米的桥需要30秒钟。
这列火车每秒行多少米？练习1：一列长50米的火车，穿过200米长的山洞用了25秒钟，这列火车每秒行多少米？【例题】3：一列长240米的火车以每秒30米的速度过一座桥，从车头上桥到车尾离桥用了1分钟，求这座桥长多少米？【例题】4：连续过两个隧道某列火车通过360米的第一个隧道用了24秒钟，接着通过第二个长216米的隧道用了16秒钟，这列火车的长度是多少米？练习1：某列火车通过342米的隧道用了23秒，接着通过234米的隧道用了17秒，这列火车的长度是多少米？练习2：一列货车全长240米，每秒行驶15米，全车连续通过一条隧道和一座桥，共用40秒钟，桥长150米，问这条隧道长多少米？练习3：一列火车通过一座长530米的桥需40秒钟，以同样的速度穿过380米的山洞需30秒钟，求这列火车的速度与车身的长度。
队列的实现原理与应用
队列的实现原理与应用一、队列的概念和基本操作队列（Queue）是一种先进先出（FIFO）的数据结构，它只允许在一端进行插入操作，在另一端进行删除操作。
队列的插入操作称为入队（enqueue），删除操作称为出队（dequeue）。
队列的基本操作包括： - 入队（enqueue）：将元素插入队列的末尾； - 出队（dequeue）：从队列的头部删除一个元素，并返回该元素； - 获取队列长度（size）：返回队列中元素的个数； - 获取队列头部元素（front）：返回队列头部的元素，但不删除该元素； - 判断队列是否为空（isEmpty）：如果队列中没有元素，返回True，否则返回False。
二、队列的实现方式队列可以使用多种数据结构来实现，常见的实现方式有数组和链表。
这里介绍两种常见的队列实现方式。
1. 数组实现队列数组实现队列需要两个指针，一个指向队列头部，一个指向队列尾部。
在入队时，将元素插入到队列末尾，并更新尾部指针；在出队时，从队列头部删除一个元素，并更新头部指针。
class ArrayQueue:def__init__(self):self.queue = []def enqueue(self, element):self.queue.append(element)def dequeue(self):if self.isEmpty():return Nonereturn self.queue.pop(0)def size(self):return len(self.queue)def front(self):if self.isEmpty():return Nonereturn self.queue[0]def isEmpty(self):return len(self.queue) ==02. 链表实现队列链表实现队列需要两个指针，一个指向队列头部，一个指向队列尾部。
在入队时，将元素插入到链表末尾，并更新尾部指针；在出队时，从队列头部删除一个元素，并更新头部指针。
第5课--队列及应用
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4. 队列的存储结构及实现 队列有两种存储表示方法:顺序存储和链式存储 队列的顺序存储结构简称顺序队列。 顺序队是用一维数组依次存放队列中的元素和分别指示 队列的首端和队列的尾端的两个变量组成。这两个变量分别称 为“队头指针”和“队尾指针”。
队列的链式存储结构简称为链式队列。它实际上是一个 同时带有首指针和尾指针的单链表。头指针指向表头结点，而 尾指针则指向队尾元素。
D) E 入队，将有 rear=0， front=0。
如果按以上方式存储， 队列满时有rear=front,将无法区分队列满和空。
解决方法：规定当队列中还有一个元素空间时不再使用（C）
则队列满的条件条件描述为：(rear+1)%Maxsize=front
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2．顺序队列的基本运算实现
D
3
3
2
2
C
2front
2
2
2
rear
1
1
B1
1
1
1
rear
0
A 0
A0
0
0
0
front
front
front
(a)
(b)
(c)
(d)
(e)
(f)
（a）表示空队列， rear=front=0。 （b）元素A入队后， rear=1，front=0。
（c）B，C依次入队后， rear=3，front=0。
//操作成功
}
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2．顺序队列的基本运算实现
//出队,成功返回ok，并由参数x返回队头元素
//失败返回error
Status OutQueue(SQueue *SQ,DataType*x) { if (sQ->front==sQ->rear)
队列教学大纲
队列教学大纲队列教学大纲一、引言队列是计算机科学中的一种重要数据结构，它具有先进先出（FIFO）的特性，被广泛应用于各种算法和程序设计中。
本文将探讨队列的基本概念、应用场景以及队列教学的重要性。
二、队列的基本概念1. 队列的定义：队列是一种线性数据结构，它只允许在一端进行插入操作（入队），在另一端进行删除操作（出队）。
2. 队列的特点：先进先出（FIFO）的原则，即先入队的元素先出队。
3. 队列的实现方式：可以使用数组或链表来实现队列。
4. 队列的基本操作：入队、出队、获取队头元素、判断队列是否为空等。
三、队列的应用场景1. 消息队列：在分布式系统中，消息队列常用于解耦和异步处理，实现高效的消息传递。
2. 任务调度：队列可以用于任务的排队和调度，保证任务按照一定的顺序执行。
3. 广度优先搜索：在图的遍历中，广度优先搜索常用队列来实现，保证按层级遍历。
4. 缓冲区：队列可以用于实现缓冲区，对输入和输出进行缓冲，提高系统的响应速度。
5. 操作系统调度：操作系统中的进程调度、磁盘调度等都可以使用队列进行管理。
四、队列教学的重要性1. 培养逻辑思维：队列的概念和操作涉及到先进先出的原则，培养学生的逻辑思维能力和抽象问题解决能力。
2. 提高编程能力：队列是程序设计中常用的数据结构，学习队列可以提高学生的编程能力和算法设计能力。
3. 培养团队合作精神：队列的应用场景常常涉及到多个元素的协同工作，学习队列可以培养学生的团队合作精神和沟通能力。
4. 培养问题解决能力：队列教学可以通过实际问题的解决来培养学生的问题解决能力和创新思维。
五、队列教学的内容安排1. 队列的基本概念和操作：包括队列的定义、特点、实现方式以及基本操作的介绍和实现。
2. 队列的应用场景：介绍队列在实际问题中的应用场景，如消息队列、任务调度等，并通过案例进行讲解。
3. 队列的算法设计：介绍队列相关的算法设计，如广度优先搜索等，并通过实例进行讲解和练习。
第五讲方阵问题
第五讲 方阵问题学生排队，士兵列队，横着排叫做行，竖着排叫做列．如果行数与列数都相等，则正好排成一个正方形，这种图形就叫方队，也叫做方阵．方阵包括：空心方阵（下右图）和实心方阵（下左图）．而实心方阵的每一层又可以单独看成一个空心方阵，因此空心方阵的规律对它也是适用的．方阵问题就是计算组成实心方阵、空心方阵的物体的个数。
弄清方阵中物体数量之间的关系对解答这类题是大有帮助的。
方阵的基本特点是：①实心方阵：总人（或物）数=每边人（或物）数×每边人（或物）数．②方阵不论在哪一层，每边上的人（或物）数量都相同．每向里一层，每边上的人数就少2，每层 总数就少8．③每边人（或物）数和每层总数的关系：每层总数=[每边人（或物）数-1]×4； 每边人（或物）数=每层总数÷4+1．例1 二年级舞蹈队为全校做健美操表演，组成一个正方形队列，后来由于表演的需要，又增加一行一列，增加的人数正好是17人，那么原来准备参加健美操表演的有多少人？分析与解：因增加的是一行一列，而行、列人数仍应相等，但为什么增加的却是17人，因有1人是既在他所在的行，又在他所在的列．若把它减掉，剩下人数恰是原两行或两列的人数，则原来一行或一列的人数可求．参加健美操表演的人数可求．列式： (171)21628-÷=÷= (人)，8864⨯=(人)．例2学生进行队列表演，排成了一个正方形队列，如果去掉一行一列，要去掉11人，问这个方阵共有多少人？分析与解：学生排成一正方形队列表演，去掉一行一列，去掉了11人，那我们就要思考每行去掉了几个同学，因为是正方形队列，所以每行每列人数一样多，但在数的时候，站在角落的同学被数了两个，那么现在求每行的人数时就要在11里面多加一个．现在每行的人数是：11126+÷=（）（人），共6636⨯=（人）．例3某校三年级学生排成一个方阵，最外一层的人数为36人，问方阵外层每边有多少人?这个方阵共有三年级学生多少人?分析与解：（法1）方阵外层每边有：（36+4）÷4=10（人）（人），共10×10=100（人）．（法2）方阵外层每边有：36÷4+1=10（人），共10×10=100（人）．例4小明在一个正方形的棋盘里摆棋子，他先把最外层摆满，用了40个棋子，求最外层每边有多少棋子？如果他要把整个棋盘摆满，还需要多少棋子？分析与解：首先根据“每边的个数＝总数÷4+1”求出每边的棋子数：40÷4+1=11（个），根据＂每向里一层每边棋子数减少2＂，求出最外面数的第二层中每边各有：11-2=9（个）棋子，利用求实心方阵总个数的方法就可以求出还需：9×9=81（个）棋子．例5用棋子摆成一个二层空心方阵，外层每边6个棋子，求这个二层空心方阵的棋子点数。
队列结构及其实现说课
队列结构及其实现说课一、队列的定义队列是一种特殊的线性表，其特殊性在于它只允许在表的前端（front）进行删除操作，而在表的后端（rear）进行插入操作。
队列中没有元素时，称为空队列。
二、队列的特性队列是一种先进先出（FIFO）的数据结构。
也就是说，最先进入队列的元素最先被删除。
三、队列的操作流程1. 入队操作：在队列的尾部添加元素。
2. 出队操作：删除队列的头部元素。
3. 队列翻转：将队列中的元素翻转。
4. 队列清空：删除队列中的所有元素。
四、队列的实现方式队列可以通过数组、链表等数据结构实现。
以下是一个基于链表的队列实现示例。
五、队列的应用场景1. 广度优先搜索（BFS）：广度优先搜索是一种遍历或搜索树或图的算法。
这个算法从根节点开始，探索所有邻居节点，然后对这些邻居节点的未探索的邻居节点进行探索，依此类推。
广度优先搜索使用队列来实现。
2. 多线程处理：在多线程环境中，可以使用队列来协调不同线程之间的任务和消息传递。
3. 事件驱动的系统：在事件驱动的系统中，可以使用队列来存储和处理事件。
例如，网络服务器可能会使用队列来处理到达的网络包。
4. 数据流处理：在处理大量数据流的情况下，可以使用队列来缓存数据并允许消费者线程以先进先出的顺序处理它们。
5. 缓存：队列可以作为缓存策略的一部分，保存待处理的任务或数据。
6. 生产者-消费者问题：这是一个常见的并发问题，生产者产生数据放入队列，消费者从队列取出数据。
7. 任务调度：可以使用队列来实现任务调度，例如在操作系统中。
8. 事件驱动的编程：在事件驱动的编程中，可以使用队列来存储事件或消息。
9. 缓冲：队列可以作为缓冲区，以防止生产者和消费者之间的速率差异过大。
10. 在线分析处理（OLAP）：在在线分析处理中，可以使用队列来处理和分析大量数据。
11. 异步编程：在异步编程中，可以使用队列来管理异步任务和事件。
12. 游戏开发：在游戏开发中，可以使用队列来处理动画、粒子效果、AI 计算和其他需要按顺序执行的任务。
数据结构_队列的实现
数据结构_队列的实现队列（Queue）是一种线性数据结构，特点是先进先出（First-In-First-Out，FIFO），即最先进入的数据最先出队列。
队列可以通过数组或链表实现。
1.数组实现队列：数组实现队列的核心思想是利用数组的连续内存空间来存储队列元素，使用两个指针front和rear来分别指向队头和队尾元素的位置。
具体实现步骤：1) 定义一个数组用于存储队列元素，同时定义front和rear指针并初始化为0，分别指向队头和队尾元素的位置。
2) 入队操作：在rear位置插入元素，并将rear指针后移一位。
3) 出队操作：将front指针后移一位，并返回其指向的元素。
4) 判断队列是否为空：当front和rear指针相等时，队列为空。
5) 判断队列是否已满：当rear指针指向队列最大长度减1时，队列已满。
6) 获取队列长度：rear - front。
数组实现队列的优点是实现简单，时间复杂度为O(1)，缺点是队列元素入队和出队时需要移动元素，效率较低。
2.链表实现队列：链表实现队列的核心思想是利用链表的每个节点指针来实现队列元素的链接，使用两个指针front和rear来分别指向队头和队尾节点。
具体实现步骤：1)定义一个链表结构，包含一个值域和一个指向下一个节点的指针。
2) 定义front和rear指针并初始化为null，分别指向队头和队尾节点。
3) 入队操作：创建一个新的节点，将其链接到rear节点的后面，并更新rear指针为新的节点。
4) 出队操作：将front指针指向的节点移除，并返回其值域；将front指针后移一位。
5) 判断队列是否为空：当front和rear指针都为null时，队列为空。
6) 获取队列长度：遍历链表计数，直到rear节点。
链表实现队列的优点是入队和出队时不需要移动元素，效率较高，但需要额外的内存空间存储指针。
总结：队列是一种重要的数据结构，常用于处理实体对象的排队问题，例如任务调度、缓存机制等。
队列的建立和实现课件
队列的应用场景
任务调度
在多任务系统中，可以使用队 列来管理任务的执行顺序，按 照任务的优先级或到达时间进
行排队。
缓存系统
将常用的数据元素放入队列中 ，可以按照先进先出的原则进 行缓存数据的替换和移除。
消息中间件
在分布式系统中，使用队列作 为消息中间件，可以实现异步 通信和消息的可靠传输。
事件驱动架构
使用循环队列实现队列
总结词
空间利用率高，操作简便
详细描述
循环队列是一种改进的队列结构，通过使用固定长度的数组来实现。当队列满时，新元素入队会导致 数组溢出，此时需要将队头元素移到数组末尾，实现循环利用。循环队列的空间利用率较高，且插入 和删除操作相对简便。循环队列的缺点是判断队列是否为空或满的条件较为复杂。
在事件驱动架构中，队列用于 存储事件消息，以实现事件的
处理和异步处理。
02
队列的建立
队列的初始化
01
02
03
初始化队列
创建一个空的数据结构， 用于存储队列中的元素。
设定队列大小
根据实际需求，设定队列 的最大容量，以避免队列 过大或过小。
分配内存空间
为队列分配足够的内存空 间，以便存储队列中的元 素。
04
队列的高级特性
队列的并发访问
并发访问
多个线程或进程可以同时访问队 列，实现并行处理和任务调度。
线程安全
队列需要设计成线程安全的，确保 多个线程同时访问时数据的一致性 和完整性。
锁机制
使用锁机制来控制对队列的并发访 问，避免数据竞争和死锁问题。
队列的阻塞操作
阻塞添加
当队列已满时，添加元素的操作 会被阻塞，直到队列有空余空间
使用Java实现队列
林厚从信息学奥赛课课通第7单元第5课队列
题目描述: 小K是一个海港的海关工作人员，每天都有许多船只到达海港，船上通常有很多 来自不同国家的乘客。 小K对这些到达海港的船只非常感兴趣，他按照时间记录下了到达海港的每一艘 船只情况；对于第i艘到达的船，他记录了这艘船到达的时间ti (单位：秒)， 船上的乘客数量ki，以及每名乘客的国籍 x(i,1), x(i,2),…，x(i,k);。 小K统计了n艘船的信息，希望你帮忙计算出以每一艘船到达时间为止的24小时 (24小时=86400秒）内所有乘船到达的乘客来自多少个不同的国家。 形式化地讲，你需要计算n条信息。对于输出的第i条信息，你需要统计满足 ti - 86400 < tp <= ti的船只p，在所有的x(p,j)中，总共有多少个不同的数。 输入格式： 第一行输入一个正整数n，表示小K统计了n艘船的信息。 接下来n行，每行描述一艘船的信息：前两个整数ti和ki分别表示这艘船到达海 港的时间和船上的乘客数量，接下来ki个整数x(i,j)表示船上乘客的国籍。 保证输入的ti是递增的，单位是秒；表示从小K第一次上班开始计时，这艘船在 第 ti 秒到达海港。 5，1<=x(i,j)<=105 保证 1<=n<=105，ki>=1, ∑ki≤3∗10 ，1<=ti-1<ti<=109 其中∑ki表示所有的ki的和， ∑ki =k1+k2+……+kn。 输出格式： 输出n行，第i行输出一个整数表示第i艘船到达后的统计信息。
• 输入输出样例 输入样例#1： 3 1 4 4 1 2 2 2 2 2 3 10 1 3 输出样例#1： 3 4 4 说明 【样例解释1】 第一艘船在第1秒到达海港，最近24小时到达的船是第一艘船，共有4个乘 客， 分别是来自国家4,1,2,2，共来自3个不同的国家； 第二艘船在第2秒到达海港，最近24小时到达的船是第一艘船和第二艘船， 共有 4 + 2 = 6个乘客，分别是来自国家4,1,2,2,2,3，共来自4个不同的 国家； 第三艘船在第10秒到达海港，最近24小时到达的船是第一艘船、第二艘船 和第 三艘船，共有4+ 2+1=7个乘客，分别是来自国家4,1,2,2,2,3,3，共 来自4个不同的国家。
高中信息技术-队列5
陈悦 宋炜涛 李帅 章鼎昊 付月月 头啊
#建栈： top=-1 stack=[""]*6 #入栈： for i in [“头啊“, “付月月“, ”章鼎昊
“, ”李帅“, ”宋炜涛“, ”陈悦“]：
top+=1 stack[top]=i #出栈： while top>-1: print(stack[top]) top-=1
打印数据缓冲区 C.把书叠放成一摞，最底下的书要最后才能拿出来 D.CPU分时系统可以根据用户请求，按顺序快速运行各程序段，实现
多用户“同时”工作的假象
二、队列的基本操作
存储 建队 入队 出队
存储
★ 队列的存储结构：顺序结构存储（线性表结构），可以用数组来实现。
〄 头指针head: 记录队首元素位置 〄 尾指针tail: 记录队尾元素的下一个位置 〄 初始时，head和tail 均记录下标为0的位置
浙教版新教材(2019)《数据与数据结构》选择性必修1——3.2队列
一、队列的概念及特性
★ 概念：一种先进先出的线性表，允许插入的一端称为队尾，允许删除的一端称为队首。
出队 头啊 付月月 章鼎昊 李帅 宋炜涛 陈悦
入队
队首
队尾
先进先出，即队首出队尾入
★ 特性：〠先进先出、后进后出 FIFO
〠有限序列性——队列是一种线性表结构，元素个数有限。队列可以为空。
陈悦 宋炜涛 李帅 章鼎昊 付月月 头啊
#建栈： top=-1 stack=[] #入栈： for i in ['头啊', '付月月', '章鼎昊', '李帅', '宋炜涛', '陈悦']:
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将front称为队列的队头 front称为队列的队头 指针， 指针，且指向实际队头 元素的前一个位置； 元素的前一个位置；将 rear称为队列的队尾指 rear称为队列的队尾指 针，且指向实际队尾元 素。 顺序队列的基本信息
1 6
2 3
a、b、c、d依 次入队后
1
a
b c
2
a、b出队后
1 6
2
c d
6 5 2 3 6f
e d
5
初始状态
4 1 6 1
3 4 5
3 4
g
h
2 3
满状态时
1 6
f c e g 空状态时 h 2
e、f、g、h依 次入队后
全 出 队
5 1
g h i e
4 2 3
i入队
5
d
4
c出队
front
3 2 6 3 2 4 6
初始状态
关于队列的假溢出问题
观察队列在入队和出队操作时的状态变化：（ 观察队列在入队和出队操作时的状态变化：（N=6） ） ：（ 6 5 4 3 2 1 front rear 0 0 A入队 6 5 4 3 2 1 front rear A 0 0 1 B入队 6 5 4 3 2 1 front rear B A 0 1 2 A出队 6 5 4 3 2 1 front rear 0 1 1 2 B 6 C、D、E、 F依次入 5 队且B 队且B出 4 队 3 2 1 front rear 1 2 3
特殊在对操作的限定
主要是对与元素有关的操作的限定 读元素 GetHead( Q, &e ) 修改元素 PutHead ( &Q, e ) 插入元素 EnQueue( &Q, e ) 删除元素 DeQueue( &S,&e ) 允许插入操作的一端称为队尾 允许删除操作的一端称为队头 GetElem ( L, i , &e ) PutElem ( &L, i , e ) ListInsert( &L, i , e ) ListDelete( &L, i , &e ) GetElem ( L, 1 , &e ) PutElem ( &L, 1 , e ) ListInsert( &L, n+1 , e ) ListDelete( &L, 1 , &e ) 入 队 a1 a2 a3 …… an 出 队 队 头 队 尾
约定： 为队尾元素， 约定： an为队尾元素， a1为队头元素
用图示： 用图示： a1 或
a2
a3……Βιβλιοθήκη an-1an（ a1， a2 ，a3，……， an ） ，
队列是长度可变的线性结构
返回P2 返回P2
队列基本操作的定义
InitQueue（&Q） （ ）
构造一个空队列Q 构造一个空队列
结构初始化 结构销毁
1 2 6
front rear 6 6
这时，队列的初始状态就是： 这时，队列的初始状态就是：
3 5 4
入队和出队时， 且，入队和出队时，队头和队尾指针不再是 简单的加1，而是模6（ ） 简单的加 ，而是模 （N）加1
返回P14 返回P14
循环队列队空和队满的条件
观察在循环队列时入队和出队操作时的状态变化：（ 观察在循环队列时入队和出队操作时的状态变化：（N=6） ：（ ）
引用型 加工型 加工型 加工型
PutHead( &Q, e )
初始条件： 初始条件：栈S已存在且非空 已存在且非空 操作结果： 修改队列 修改队列Q的队头元素的值 操作结果：用e修改队列 的队头元素的值
EnQueue（ &Q，e） （ ， ）
初始条件：队列 已存在 初始条件：队列Q已存在 操作结果：插入元素e为队列 为队列Q的新的队尾元素 操作结果：插入元素 为队列 的新的队尾元素
DestroyQueue (&Q)
初始条件：队列 已存在 初始条件：队列Q已存在 操作结果：队列Q被销毁 操作结果：队列 被销毁
ClearQueue (&Q)
初始条件：队列 已存在 初始条件：队列Q已存在 加工型 操作结果：将队列Q 操作结果：将队列 清为空队列
QueueEmpty(Q)
初始条件：队列 已存在 初始条件：队列Q已存在 操作结果：若队列Q为空队列 则返回TRUE，否则返回 操作结果：若队列 为空队列 则返回 ，否则返回FALSE
C B
初始状态
关于队列的假溢出问题
观察队列在入队和出队操作时的状态变化：（ 观察队列在入队和出队操作时的状态变化：（N=6） ） ：（ 6 5 4 3 2 1 front rear 0 0 A入队 6 5 4 3 2 1 front rear A 0 0 1 B入队 6 5 4 3 2 1 front rear B A 0 1 2 A出队 6 5 4 3 2 1 front rear 0 1 1 2 B 6 C、D、E、 F依次入 5 队且B 队且B出 4 队 3 2 1 front rear 1 3 4
队列的操作被限定在表的两端进行
队列也被称为先进先出表
线性表有两个端点 a1 a2 a3 …… an 头 尾 对于队列而言， 对于队列而言，则 只能对头端和尾端 的元素进行操作 对元素可以做任 意位序的操作
返回P2 返回P2
队列的逻辑结构 用二元组表示： 用二元组表示：
L=（D，R） （ ， ） D={ai | ai ∈ElemSet，i=1，2，……n，n≥0} ， ， ， ， R={<ai-1，ai> | ai-1，ai ∈D，i= 2，……n} ， ，
6f 5
d
5
d
3
恋
rear
4
4
续循环队列队空和队满的条件
观察循环队列的变化得出： 观察循环队列的变化得出：
队满的条件是队头指针和队尾指针相同 队空的条件也是队头指针和队尾指针相同
因此，必须修改一个条件，以区分两种不同的状态： 因此，必须修改一个条件，以区分两种不同的状态：
保留队头指针和队尾指针相同作为队空的条件 牺牲一个单元，使队满的条件为： 牺牲一个单元，使队满的条件为：
D C B
初始状态
关于队列的假溢出问题
观察队列在入队和出队操作时的状态变化：（ 观察队列在入队和出队操作时的状态变化：（N=6） ） ：（ 6 5 4 3 2 1 front rear 0 0 A入队 6 5 4 3 2 1 front rear A 0 0 1 B入队 6 5 4 3 2 1 front rear B A 0 1 2 A出队 6 5 4 3 2 1 front rear 0 1 1 2 B 6 C、D、E、 F依次入 5 队且B 队且B出 4 队 3 2 1 front rear 1 4 5 E D C B
初始状态
关于队列的假溢出问题
观察队列在入队和出队操作时的状态变化：（ 观察队列在入队和出队操作时的状态变化：（N=6） ） ：（ 6 5 4 3 2 1 front rear 0 0 A入队 6 5 4 3 2 1 front rear A 0 0 1 B入队 6 5 4 3 2 1 front rear B A 0 1 2 A出队 6 5 4 3 2 1 front rear 0 1 1 2 B 6 C、D、E、 F依次入 5 队且B 队且B出 4 队 3 2 1 front rear 1 2 6 F E D C B
初始状态
关于队列的假溢出问题
观察队列在入队和出队操作时的状态变化：（ 观察队列在入队和出队操作时的状态变化：（N=6） ） ：（ 6 5 4 3 2 1 front rear 0 0 A入队 6 5 4 3 2 1 front rear A 0 0 1 B入队 6 5 4 3 2 1 front rear B A 0 1 2 A出队 6 5 4 3 2 1 front rear 0 1 1 2 B 6 C、D、E、 F依次入 5 队且B 队且B出 4 队 3 2 1 front rear 1 5 6 F E D C B
数据结构
刘晋萍
785297343@ 785297343@ QQ:785297343
第五讲 队列
队列的概念 队列的逻辑结构 队列基本操作的定义 队列的存储结构
顺序存储结构
循环队列
问题 观察
链式存储结构
队列基本操作的实现
基于顺序结构 基于链式结构
习题 习题
结束
队列的概念
队列是特殊的线性表
Q： 6 421 12 3 5 23 4 3 1 2 11
而这时实际还有一 个单元空间， 个单元空间，这就 是所谓牺牲一个单 元。
front rear
1 6
这时， 的尾指针模6加 等于 的头指针） 等于Q的头指针 这时，Q.rear%6+1=Q.front=1（Q的尾指针模 加1等于 的头指针） （ 的尾指针模
•队列 队列Q 队列
SqQueue Q
结 构 描 述
struct qsqstr { ElemType elem[N]; int front，rear; ， }; typedef struct qsqstr SqQueue;
•队头指针和队尾指针 队头指针和队尾指针
Q.front 和 Q.rear
•队头元素和队尾元素 队头元素和队尾元素
Q.elem[Q.front] 和 Q.elem[Q.rear-1]
关于队列的假溢出问题
观察队列在入队和出队操作时的状态变化：（ 观察队列在入队和出队操作时的状态变化：（N=6） ） ：（ 6 5 4 3 2 1 front rear 0 0 A入队 6 5 4 3 2 1 front rear A 0 0 1 B入队 6 5 4 3 2 1 front rear B A 0 1 2 A出队 6 5 4 3 2 1 front rear B A 0 1 1 2 C、D、E、 F依次入 队且B 队且B出 队