数据结构 队列
数据结构-队列基本运算的实现及其应用
数据结构-队列基本运算的实现及其应用篇一数据结构-队列基本运算的实现及其应用一、队列的基本概念队列是一种特殊的数据结构，它遵循先进先出（FIFO）的原则，即先进入队列的元素先出队列。
在队列中，新元素被添加到队列的末尾，而删除操作总是发生在队列的开头。
队列常用于解决各种问题，如处理事件、任务调度、缓冲处理等。
二、队列的基本操作队列的基本操作包括入队（enqueue）、出队（dequeue）、查看队首元素（peek）和判断队列是否为空。
入队操作：向队列的末尾添加一个新元素。
这个操作的时间复杂度通常为O(1)，可以通过在队列的末尾添加元素来实现。
出队操作：删除队列开头的元素并返回它。
这个操作的时间复杂度通常为O(1)，可以通过移除队列开头的元素来实现。
查看队首元素：返回队列开头的元素但不删除它。
这个操作的时间复杂度通常为O(1)，可以通过返回队列开头的元素来实现。
判断队列是否为空：检查队列是否包含任何元素。
这个操作的时间复杂度通常为O(1)，可以通过比较队列的长度和0来实现。
三、队列的实现队列可以通过不同的数据结构来实现，如数组、链表和循环列表等。
在这里，我们将介绍使用数组和链表来实现队列的基本操作。
使用数组实现队列使用数组实现队列时，我们需要保留一个空间来跟踪队列的开头和结尾。
通常，我们使用两个指针，一个指向队列的开头，另一个指向队列的结尾。
当我们在队列中添加一个新元素时，我们将它添加到结尾指针所指向的位置，并将结尾指针向后移动一位。
当我们要删除一个元素时，我们只需将开头指针向后移动一位并返回该位置的元素即可。
使用链表实现队列使用链表实现队列时，我们通常使用一个头指针指向队首元素，一个尾指针指向队尾元素的下一个位置。
入队操作时，我们在尾指针的位置创建一个新节点，并将尾指针移动到下一个位置。
出队操作时，我们只需删除头指针指向的节点，并将头指针移动到下一个位置。
四、队列的应用队列在计算机科学中有着广泛的应用，下面列举几个常见的例子：事件处理：在多线程编程中，队列经常用于事件驱动的系统来传递事件或消息。
c语言队列数据结构
c语言队列数据结构队列是一种常见的数据结构，它遵循先进先出（FIFO）的原则。
在C语言中，我们可以使用数组或链表来实现队列数据结构。
本文将介绍C语言中队列的实现方法及其应用。
一、数组实现队列数组是一种简单且常用的数据结构，可以用来实现队列。
在C语言中，我们可以使用数组来创建一个固定大小的队列。
下面是一个使用数组实现队列的示例代码：```c#include <stdio.h>#define MAX_SIZE 100int queue[MAX_SIZE];int front = -1;int rear = -1;void enqueue(int data) {if (rear == MAX_SIZE - 1) {printf("队列已满，无法插入元素。
\n");return;}if (front == -1) {front = 0;}rear++;queue[rear] = data;}void dequeue() {if (front == -1 || front > rear) {printf("队列为空，无法删除元素。
\n"); return;}front++;}int getFront() {if (front == -1 || front > rear) {printf("队列为空。
\n");return -1;}return queue[front];}int isEmpty() {if (front == -1 || front > rear) {return 1;}return 0;}int main() {enqueue(1);enqueue(2);enqueue(3);printf("队列的第一个元素：%d\n", getFront());dequeue();printf("队列的第一个元素：%d\n", getFront());return 0;}```在上述代码中，我们使用了一个数组`queue`来存储队列的元素。
数据队列实验报告总结(3篇)
第1篇一、实验背景数据结构是计算机科学中一个重要的基础学科，其中队列作为一种常用的数据结构，在计算机科学和实际应用中具有广泛的应用。
队列是一种先进先出（FIFO）的线性表，它允许在表的一端进行插入操作，在另一端进行删除操作。
本实验旨在通过实现队列的基本操作，加深对队列数据结构概念和特性的理解，并掌握其在实际应用中的运用。
二、实验目的1. 理解队列数据结构的概念和特性。
2. 掌握队列的存储结构，包括顺序存储和链式存储。
3. 熟悉队列的基本操作，如入队、出队、队列长度、队列状态判断等。
4. 通过实际编程，提高数据结构应用能力。
三、实验内容1. 队列的顺序存储结构实现：- 定义队列结构体，包含队列长度、队列最大长度、队列首尾指针等。
- 实现队列的初始化、入队、出队、判断队列是否为空、判断队列是否已满等操作。
2. 队列的链式存储结构实现：- 定义队列节点结构体，包含队列数据、指针等。
- 实现队列的初始化、入队、出队、判断队列是否为空、判断队列是否已满等操作。
3. 队列的实际应用：- 使用队列实现广度优先搜索（BFS）算法。
- 使用队列实现单链表反转。
- 使用队列实现表达式求值。
四、实验步骤1. 创建队列结构体，定义队列的基本属性和操作函数。
2. 实现队列的顺序存储结构，包括队列的初始化、入队、出队、判断队列是否为空、判断队列是否已满等操作。
3. 实现队列的链式存储结构，包括队列的初始化、入队、出队、判断队列是否为空、判断队列是否已满等操作。
4. 通过实际编程，验证队列的基本操作是否正确。
5. 使用队列实现实际应用，验证队列在解决问题中的应用价值。
五、实验结果与分析1. 顺序存储结构实现：- 队列的初始化、入队、出队、判断队列是否为空、判断队列是否已满等操作均能正常进行。
- 队列的顺序存储结构在插入和删除操作时，需要移动队列中的元素，因此时间复杂度为O(n)。
2. 链式存储结构实现：- 队列的初始化、入队、出队、判断队列是否为空、判断队列是否已满等操作均能正常进行。
数据结构队列实验报告
数据结构队列实验报告实验报告：数据结构队列一、引言数据结构是计算机科学中的重要概念，它用于组织和存储数据，使得数据的访问和操作更加高效。
队列是一种常见的数据结构，它遵循先进先出（FIFO）的原则，类似于现实生活中的排队等候。
本实验旨在通过实现队列的基本操作，加深对数据结构队列的理解，并掌握队列的应用。
二、实验目的1. 理解队列的概念和特点；2. 掌握队列的基本操作，包括入队、出队、判空、判满等；3. 熟悉队列的应用场景。
三、实验内容1. 实现队列的基本操作函数；2. 设计测试用例，验证队列的功能和正确性；3. 分析队列的时间复杂度。
四、实验步骤1. 定义队列的数据结构：- 使用数组作为队列的存储结构；- 定义队列的最大长度；- 定义队列的头指针和尾指针。
2. 实现队列的基本操作函数：- 初始化队列：设置头指针和尾指针为-1；- 判空操作：判断头指针和尾指针是否相等，相等则队列为空；- 判满操作：判断尾指针是否等于最大长度减一，相等则队列已满；- 入队操作：将元素插入队尾，并更新尾指针；- 出队操作：将队头元素删除，并更新头指针；- 获取队头元素：返回队头元素的值。
3. 设计测试用例：- 针对队列的各种操作编写测试用例，包括正常情况和异常情况；- 测试用例应覆盖队列的各种操作，包括入队、出队、判空、判满等。
4. 进行测试：- 使用设计的测试用例对队列的功能和正确性进行验证；- 检查程序输出结果是否符合预期；- 分析测试结果，发现并修复可能存在的问题。
五、实验结果与分析1. 队列的功能和正确性经过测试验证，符合预期；2. 队列的时间复杂度分析：- 入队操作的时间复杂度为O(1)；- 出队操作的时间复杂度为O(1)；- 判空操作的时间复杂度为O(1)；- 判满操作的时间复杂度为O(1)；- 获取队头元素的时间复杂度为O(1)。
六、实验总结通过本次实验，我深入理解了数据结构队列的概念和特点，掌握了队列的基本操作，并熟悉了队列的应用场景。
数据结构中的栈与队列的应用场景
数据结构中的栈与队列的应用场景栈与队列是数据结构中常见的两种基本数据类型，它们在不同的应用场景中发挥着重要作用。
下面将分别介绍栈和队列的应用场景。
栈的应用场景：1. 编辑器的撤销操作：在编辑器中，撤销（undo）操作是一个常见需求。
撤销操作通常是按照用户操作的反序执行，因此可以使用栈来存储每一次的操作，当用户执行撤销操作时，从栈中弹出最近的操作并执行对应的反操作。
2. 后退按钮的实现：在浏览器中，后退按钮用于返回上一个访问的网页。
通过使用栈来存储用户的访问记录，每当用户访问一个新的页面时，将该页面的地址压入栈中。
当用户点击后退按钮时，从栈中弹出最近访问的页面地址并跳转到该页面。
3. 函数调用与返回：在程序中，函数的调用和返回通常遵循“后进先出”的原则，即后调用的函数先返回。
因此，可以使用栈来实现函数调用与返回的过程。
每当一个函数被调用时，将该函数的执行环境（包括参数、局部变量等）压入栈中；当函数执行完毕后，从栈中弹出该函数的执行环境，恢复上一个函数的执行。
队列的应用场景：1. 消息队列：在分布式系统和异步通信中，消息队列用于解耦发送方和接收方之间的耦合性。
发送方将消息发送到队列的末尾，接收方从队列的头部获取消息进行处理。
消息队列可以实现异步处理、削峰填谷等功能，常见的消息队列系统有RabbitMQ和Kafka等。
2. 操作系统中的进程调度：在操作系统中，进程调度用于控制多个进程的执行顺序。
常见的调度算法中，有使用队列来实现的先来先服务（FCFS）调度算法和轮转调度算法。
进程按照到达时间的顺序加入队列，在CPU空闲时，从队列的头部取出一个进程执行。
3. 打印队列：在打印机等资源共享环境中，通常会使用打印队列来管理多个打印请求。
每当用户提交一个打印请求时，将该请求加入打印队列的末尾，打印机从队列的头部取出请求进行打印。
这样可以保证每个用户的打印请求按照提交的顺序进行处理。
综上所述，栈和队列在不同的应用场景中发挥着重要作用。
数据结构-第3章-队列
a
front
b
c
d
e
f
g
rear
3.2 队列的顺序存储及实现
在使用队列前，先初始化队列，此时，队列为空，队头指针 front和 队尾指针rear都指向队列的第一个位置，即front=rear=0，如图3.3 所示。
下标 0 1 2 3 4 5 6Байду номын сангаас7 8 9
3.3 队列的链式存储及实现
（2）判断队列是否为空。 int QueueEmpty(LinkQueue *Q) {
return Q->rear==Q->front;
}
//头尾指针相等队列为空
3.3 队列的链式存储及实现
（3）将元素x入队。先为新结点申请一个空间，然后将x赋给数据 域，并使原队尾元素结点的指针域指向新结点，队尾指针指向新结点， 从而将结点加入队列中。操作过程如图3.20所示。
3.2 队列的顺序存储及实现
（4）入队
int EnQueue(CirQueue *Q , DataType x)
{ if(QueueFull(Q)) printf(“Queue overflow”); else{ Q->data[Q->rear]=x; Q->rear=(Q->rear+1)%QueueSize; } }
3.3 队列的链式存储及实现
链式队列的类型描述如下：
/*结点类型定义*/
typedef struct QNode { DataType data; struct QNode * next; } QueueNode; /*队列类型定义*/ typedef struct { QueueNode * front; //队头指针
数据结构中队列的典型实际应用案例分析---------场地安排、比赛赛程安排等等--C++
数据结构中队列的典型实际应⽤案例分析---------场地安排、⽐赛赛程安排等等--C++马上找⼯作了，最近⼜重新学起了数据结构，打算从现在开始，把学习过程中的⼼得体会和⼤家分享⼀下。
当然这些内容会显得肤浅，但是希望会对新⼿有些帮助。
⼤⽜可以绕路咯。
好了，我们直奔主题，我们开始分析⼀下现实中的⼀中典型需求，以此作为开始：实际问题：⼀个运动会：有game_num个项⽬；有anthelete_num名运动员；每个运动员最多的参加max个项⽬；问：怎么安排⽐赛才能使⽐赛组数最少（即如何安排各项⽐赛，既没有冲突，⼜使得⽐赛时间最短？）。
分析：⾸先我们根据报名情况可以建⽴⼀个运动员参赛冲突关系矩阵collusion，是game_num*game_num的⼆维矩阵，元素0代表⽆冲突，1代表有冲突。
例如，某个运动员报名的项⽬为（0,2,4）则对应的collusion[0][2]，collusion[0][4]，collusion[2][0]，collusion[4][0]，collusion[4] [2]，collusion[2][4]的值为1.然后我们借助⼀个队列记录还未分组的项⽬，⼀个数组clash记录与该组冲突的⽐赛项⽬，其⼤⼩为game_num。
过程：初始时，把分组的组号初始化为0，并且把所有⽐赛项⽬进队列，表⽰所有项⽬都没有分组。
然后逐⼀出队列，进⾏分组，知道队列为空，分组完毕。
对于出队列的项⽬i，⾸先判断是否开始⼀轮新的⽐赛项⽬。
⼀般出队列的项⽬号都⼤于先前出队列的项⽬号，如果⼩于，则说明开始⼀轮新的⽐赛项⽬，⼀个新的分组开始。
此时，把分组的组号加1，数组clash置0，准备下⾯的同组成员判定。
（1）如果数组项⽬i对应的元素clash[i]为0，表⽰当前组可以接受该项⽬，记录该项⽬i的分组号，且把该项⽬的⽐赛冲突信息叠加到数组clash中，即把运动员参赛冲突关系矩阵collusion的第i+1⾏叠加到数组clash上。
数据结构之队列队列的概念实现方式和应用场景
数据结构之队列队列的概念实现方式和应用场景队列是一种常见的数据结构，它按照先进先出（First-In-First-Out，FIFO）的原则，对数据进行存储和访问。
在本文中，我们将讨论队列的概念、实现方式以及常见的应用场景。
一、队列的概念队列是一种线性数据结构，它由一系列元素组成，其中每个元素都包含自身的数据以及指向下一个元素的指针。
队列有两个基本操作：入队和出队。
入队操作将元素插入到队列的末尾，而出队操作则从队列的头部移除元素。
队列的特点是先进先出，在队列中，新元素总是被添加到队列的末尾，而最早添加的元素总是在队列的头部。
这一特点使队列非常适合于模拟实际生活中的排队场景。
二、队列的实现方式1. 顺序队列：顺序队列是使用数组来实现的队列，它具有固定的大小。
数组的索引表示队列中元素的位置，使用两个指针front和rear分别指向队列的头部和尾部。
入队操作：将元素添加到rear指针所指向的位置，并将rear指针后移一位。
出队操作：将front指针所指向的元素移除，并将front指针后移一位。
顺序队列的主要优势是访问元素的速度较快，但其缺点是在入队和出队操作频繁时，会造成大量元素的移动。
2. 链式队列：链式队列使用链表来实现，这样可以解决顺序队列中需要移动大量元素的问题。
链式队列由一系列结点组成，每个结点包含一个数据元素和指向下一个结点的指针。
入队操作：创建一个新的结点，并将其添加到链表的尾部，更新rear指针。
出队操作：将链表的头部结点移除，并更新front指针。
链式队列的优势是没有固定的大小限制，可以根据需要动态地分配内存空间。
但其缺点是访问元素的速度较慢，需要通过指针进行遍历。
三、队列的应用场景队列在计算机科学中有广泛的应用。
下面列举一些常见的应用场景：1. 线程池：线程池中的任务通常以队列的形式进行排队，工作线程从队列中获取任务并执行。
2. 消息队列：在分布式系统中，消息队列用于异步通信，生产者将消息发送到队列中，而消费者从队列中获取消息进行处理。
程序设计中常用的数据结构
程序设计中常用的数据结构在程序设计中，数据结构是许多算法和程序的基础。
以下是程序设计中常用的几种数据结构：1. 数组（Array）：数组是一组有序的数据元素，可以通过索引值来访问和修改数组中的元素。
数组的主要优点是支持随机访问，但插入和删除操作的效率相对较低。
2. 栈（Stack）：栈是一种后进先出（LIFO）的数据结构，只能从栈顶插入和删除数据。
栈的主要应用场景包括函数调用、表达式求值和内存分配等。
3. 队列（Queue）：队列是一种先进先出（FIFO）的数据结构，只能从队列尾插入数据并从队列头删除数据。
队列的主要应用场景包括广度优先搜索和任务调度等。
4. 链表（Linked List）：链表是一种递归的数据结构，由若干个节点组成，每个节点包含当前元素的值和指向下一个节点的指针。
链表支持快速插入和删除操作，但访问特定位置的元素需要顺序查找，效率相对较低。
5. 哈希表（Hash Table）：哈希表是一种基于哈希函数实现的数据结构，可以快速地插入、删除和查找元素。
在哈希表中，元素的存储位置是通过哈希函数计算得到的，因此访问特定位置的元素效率很高。
6. 树（Tree）：树是一种层次结构，由若干个节点和连接这些节点的边组成。
常见的树形数据结构包括二叉搜索树、红黑树、AVL 树和 B 树等。
树的主要应用场景包括搜索、排序和存储等。
7. 图（Graph）：图是由一组节点和连接这些节点的边组成的数据结构。
图常用来表示实体之间的关系，如社交网络、路线图等。
在计算机科学中，图的主要应用包括最短路径算法、网络流等。
8. 堆（Heap）：堆是一种特殊的树形数据结构，它满足某些特定的性质。
被称为“最小堆”的堆中，每个父节点的值都小于或等于其子节点的值，而被称为“最大堆”的堆中，每个父节点的值都大于或等于其子节点的值。
堆可以用来实现优先队列和堆排序等算法。
9. 字典树（Trie）：字典树是一种用于字符串处理的树形数据结构。
数据结构队列实验报告
数据结构队列实验报告数据结构队列实验报告引言：数据结构是计算机科学中非常重要的一门学科，它研究的是数据的组织、存储和管理方式。
队列是数据结构中的一种基本数据类型，它遵循先进先出（FIFO）的原则。
本实验旨在通过实际操作和观察，加深对队列数据结构的理解，并探索其在实际应用中的价值。
一、实验目的本实验的主要目的是：1. 理解队列这种数据结构的基本特性和操作；2. 掌握队列的基本操作，如入队、出队等；3. 了解队列在实际应用中的作用和意义。
二、实验过程1. 实验环境和工具本次实验使用的编程语言是C++，开发环境为Visual Studio。
在实验过程中，我们使用了C++中的标准模板库（STL）提供的队列容器。
2. 实验步骤（1）队列的初始化：首先，我们需要创建一个队列对象，并进行初始化操作。
在C++中，可以使用STL中的queue容器来实现队列的初始化。
（2）数据入队：接下来，我们通过调用队列的push()函数，将一系列数据元素依次加入队列中。
在本实验中，我们模拟了一个商品购买的场景，将商品的编号作为数据元素加入队列。
（3）数据出队：通过调用队列的pop()函数，我们可以将队列中的数据元素按照先进先出的原则依次取出。
在本实验中，我们模拟了商品的出售过程，每次出售一个商品即将其从队列中移除。
（4）队列长度的获取：通过调用队列的size()函数，我们可以获取队列的长度，即队列中数据元素的个数。
（5）队列是否为空的判断：通过调用队列的empty()函数，我们可以判断队列是否为空。
如果队列为空，则返回true；否则，返回false。
三、实验结果与分析在本次实验中，我们模拟了一个商品购买和出售的场景。
我们首先初始化了一个队列，并将一系列商品编号加入队列中。
然后，我们按照先进先出的原则，依次将队列中的商品编号取出，并模拟了商品的出售过程。
最后，我们通过调用队列的size()函数，获取了队列的长度，并通过调用队列的empty()函数，判断了队列是否为空。
数据结构(牛小飞)6队列PPT课件
循环队列的应用
循环队列是一种利用固定长度的数组实现的队列，通过 循环利用数组的空间来达到动态扩展的效果。
循环队列在实现上需要处理队列为空和队列满的情况， 以保证数据的正确性。
循环队列在处理大量数据时具有较高的效率，能够避免 频繁的内存分配和释放操作。
代码的复杂性。
04
出队操作：删除循环队列头部的元素，并将头部指针 向前移动一位。如果头部指针已经达到数组的最后一 个位置，则将其重置为数组的第一个位置。
04
队列的运算性能分析
队列的插入性能分析
总结词
队列的插入操作通常具有较好的 性能，时间复杂度为O(1)。
详细描述
在队列中，插入操作通常在队尾进 行，因为队列是一种先进先出 （FIFO）的数据结构，所以插入操 作可以在常数时间内完成。
消息中间件
使用队列可以实现异步的消息传递， 提高系统的解耦性和扩展性。
02
队列的基本操作
入队操作
总结词
在队列的尾部添加元素
详细描述
入队操作是指将一个元素添加到队列的尾部。在队列中，新元素总是被放置在 队尾，等待被处理。入队操作的时间复杂度通常为O(1)，即常数时间复杂度。
出队操作
总结词
从队列的头部移除元素
详细描述
出队操作是指从队列的头部移除一个元素。在队列中，最先进入的元素最先被处理， 因此出队操作总是从队头开始。出队操作的时间复杂度通常为O(1)，即常数时间复 杂度。
队列的初始化与销毁
总结词
创建和释放队列所占用的资源
详细描述
队列的初始化操作是创建一个空队列，并分配必要的存储空间。销毁队列的操作则是释放队列所占用的存储空间， 并解除与队列相关的所有资源。初始化与销毁操作的时间复杂度通常为O(1)。
数据结构——队列的应用
数据结构——队列的应用队列是一种线性数据结构，可以被看作是在一端进行插入操作（入队），另一端进行删除操作（出队）的特殊线性表。
在实际应用中，队列有许多重要的应用场景，下面将介绍一些常见的队列应用。
1.任务调度在操作系统中，任务调度是操作系统的一项重要功能。
当有多个任务需要执行时，可以使用队列来实现任务调度。
通过队列，可以按照任务的优先级来进行调度，高优先级的任务先执行，低优先级的任务后执行。
2.操作系统进程调度在操作系统中，进程是多任务调度的基本单位。
操作系统需要为每个进程分配CPU时间片。
当一个进程的CPU时间片用完后，操作系统会将其放入队列的末尾，然后从队列的头部获取下一个进程执行，实现多进程的调度。
3.打印队列在打印机任务中，多个任务同时请求打印，但是打印机一次只能处理一个任务。
可以使用队列来实现打印机任务调度，按照请求的顺序进行打印。
4.网络请求队列在网络服务中，当服务器并发接受到多个请求时，可以使用队列来进行请求的调度和处理。
每当收到一个请求，服务器就将其放入队列中，然后从队列中按照一定的规则取出请求进行处理。
5.消息队列在分布式系统中，各个节点之间通常需要进行消息的传递和通信。
可以使用队列来实现消息的异步传递。
发送方将消息放入队列，接收方从队列中获取消息进行处理。
6.广度优先在图论中，广度优先（BFS）是一种用来遍历或图的技术。
BFS使用队列来保存待访问的节点，先将起始节点入队，然后从队列中取出节点进行处理，并将其所有邻接节点入队。
按照这种方式不断遍历，直到队列为空为止。
7.线程池在多线程编程中，线程池用于管理和复用线程资源，提高线程的利用率和性能。
线程池通常使用队列来存放待执行的任务。
当有任务到来时，将其放入队列，线程池按照一定的规则从队列中取出任务进行执行。
8.缓存淘汰算法在缓存系统中，当缓存已满时，需要选择一些数据进行淘汰，给新的数据腾出空间。
常见的淘汰策略有先进先出（FIFO）、最近最少使用（LRU）等。
数据结构14：队列（Queue），“先进先出”的数据结构
数据结构14：队列（Queue），“先进先出”的数据结构队列是线性表的⼀种，在操作数据元素时，和栈⼀样，有⾃⼰的规则：使⽤队列存取数据元素时，数据元素只能从表的⼀端进⼊队列，另⼀端出队列，如图1。
图1 队列⽰意图称进⼊队列的⼀端为“队尾”；出队列的⼀端为“队头”。
数据元素全部由队尾陆续进队列，由队头陆续出队列。
队列的先进先出原则队列从⼀端存⼊数据，另⼀端调取数据的原则称为“先进先出”原则。
（first in first out，简称“FIFO”）图1中，根据队列的先进先出原则，（a1,a2,a3,…,a n）中，由于 a1 最先从队尾进⼊队列，所以可以最先从队头出队列，对于 a2来说，只有a1出队之后，a2才能出队。
类似于⽇常⽣活中排队买票，先排队（⼊队列），等⾃⼰前⾯的⼈逐个买完票，逐个出队列之后，才轮到你买票。
买完之后，你也出队列。
先进⼊队列的⼈先买票并先出队列（不存在插队）。
队列的实现⽅式队列的实现同样有两种⽅式：顺序存储和链式存储。
两者的区别同样在于数据元素在物理存储结构上的不同。
队列的顺序表⽰和实现使⽤顺序存储结构表⽰队列时，⾸先申请⾜够⼤的内存空间建⽴⼀个数组，除此之外，为了满⾜队列从队尾存⼊数据元素，从队头删除数据元素，还需要定义两个指针分别作为头指针和尾指针。
当有数据元素进⼊队列时，将数据元素存放到队尾指针指向的位置，然后队尾指针增加 1；当删除对头元素（即使想删除的是队列中的元素，也必须从队头开始⼀个个的删除）时，只需要移动头指针的位置就可以了。
顺序表⽰是在数组中操作数据元素，由于数组本⾝有下标，所以队列的头指针和尾指针可以⽤数组下标来代替，既实现了⽬的，⼜简化了程序。
例如，将队列（1，2，3，4）依次⼊队，然后依次出队并输出。
代码实现：#include <stdio.h>int enQueue(int *a, int rear, int data){a[rear] = data;rear++;return rear;}void deQueue(int *a, int front, int rear){//如果 front==rear，表⽰队列为空while (front != rear) {printf("%d", a[front]);front++;}}int main(){int a[100];int front, rear;//设置队头指针和队尾指针，当队列中没有元素时，队头和队尾指向同⼀块地址front = rear = 0;rear = enQueue(a, rear, 1);rear = enQueue(a, rear, 2);rear = enQueue(a, rear, 3);rear = enQueue(a, rear, 4);//出队deQueue(a, front, rear);return0;}顺序存储存在的问题当使⽤线性表的顺序表⽰实现队列时，由于按照先进先出的原则，队列的队尾⼀直不断的添加数据元素，队头不断的删除数据元素。
队列结构遵循fifo的操作规则
队列是一种常见的数据结构，它遵循先进先出（FIFO）的操作规则。
在日常生活和计算机科学中都有着广泛的应用。
本文将详细介绍队列的定义、特性、基本操作以及如何使用队列解决实际问题。
一、队列的定义与特性1.1 定义：队列是一种线性数据结构，其特点是在队列的一端进行插入操作，称为入队（enqueue），在队列的另一端进行删除操作，称为出队（dequeue）。
队列通常用于存储按顺序排列的数据，如任务调度、消息队列等场景。
1.2 特性：队列的特性主要包括FIFO的操作规则、队头和队尾的概念以及队列的大小限制。
二、队列的基本操作2.1 入队操作：将元素添加至队列的末尾，同时更新队尾指针。
2.2 出队操作：从队列的头部删除元素，同时更新队头指针。
2.3 获取队头元素：返回队列头部的元素，但不删除该元素。
2.4 判空操作：检查队列是否为空，若为空则返回True，否则返回False。
2.5 获取队列大小：返回队列中元素的个数。
2.6 清空队列：删除队列中的所有元素。
三、队列的应用场景3.1 任务调度：在操作系统中，队列常用于实现任务调度，按照FIFO 的规则依次执行任务。
3.2 网络通信：消息队列是分布式系统中常用的通信方式，通过队列将消息从发送端传递至接收端。
3.3 数据缓存：队列可以被用来缓存数据，有效控制数据的读写速度，避免数据传输过程中的延迟。
四、队列的实现方式4.1 数组实现：使用数组实现队列时，需定义队列的大小，并通过数组的下标实现队列的操作。
4.2 链表实现：使用链表实现队列时，通过节点之间的引用实现队列的操作，灵活性更高。
五、解决实际问题的案例分析5.1 超市排队问题：假设超市有多个收银台，顾客按照到达的顺序进行排队。
此时可以使用队列数据结构来模拟超市的排队过程，保证顾客按照FIFO的规则进行结账。
5.2 网络消息传递：在分布式系统中，服务之间需要进行消息传递。
通过队列数据结构，可以实现消息的异步传递，保证消息的顺序性和可靠性。
数据结构实验报告队列的表示与实现
一旦visit失败, 则操作失败。
链队列:
//单链队列-—队列的链式存储结构
typedef struct QNode{
QElemType data;
struct QNode *next;
｝QNode,＊QueuePtr;
typedef struct{
if（！ Q.front ）exit（OVERFLOW）; //存储分配失败
Q.front —〉next =NULL;
return OK；}
Status DestoryQueue（LinkQueue ＆Q){//销毁队列Q, Q不再存在
while（Q.front)｛
Q。rear=Q.front —〉next;
DestoryQueue(&Q)//初始条件:队列Q已存在
//操作结果: 队列Q被销毁, 不再存在
ClearQueue（&Q)//初始条件:队列Q已存在
//操作结果: 将Q清为空队列
QueueEmpty(Q）//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FALSE
QueuePtr front；//队头指针
QueuePtr rear;//队尾指针
}LinkQueue;
//—---—单链队列的基本操作的算法描述—-————
status INitQueue(LinkQueue ＆Q)｛//构造一个空队列Q
Q.front=Q。rear=（QueuePtr）malloc（sizeof（QNode）)；
数据结构实验报告
姓名
学号
号
实验地点
数学楼
计算机数据结构知识点梳理 队列的基本概念及应用
（3）对角矩阵：一个有m（1≤m＜n）条非0元素的n阶对角矩阵，在这种矩阵中， 所有的非0元素都集中在以主对角线为中心的带状区域中，其非0元素总数u为：
将对角矩阵A压缩存储到一维数组SA[0..u-1]中，aij的下标i、j与在SA[k]中的对应元 素的下标k的关系是：
当0≤i，j≤n-1时，
例如：将三对角矩阵A压缩存储到SA[3n-2]中，aij的下标i、j与在SA[k]中的对应元素 的下标k的关系为：当0≤i，j≤n-1，0≤k＜3n-2时，k=2i+j。
（2）能由输出受限的双端队列得到，但不能由输入受限的双端队列得到的输出序列是： 4213；
（3）既不能由输入受限的双端队列得到，也不能由输出受限的双端队列得到的输出序列 是：4231。
[题1] 若用一个大小为6的数组来实现循环队列，且当前rear和front的值分别为0 和3，当从队列中删除一个元素，再加入两个元素后，rear和front的值分别为 （ ）。
解答：B。
（1）另设一个标志位来区别队列的空和满；
（2）少用一个元素的空间，每次入队前测试入队后头尾指针是否会重合，如果会重 合就认为队列已满；
（3）设置一个计数器记录队列中元素总数，不仅可以判断空和满，还可以得知队列 中元素的个数。
3、除了栈和队列之外，还有一种限定性数据结构是双端队列。
（1）双端队列：可以在双端进行插入和删除操作的线性表。
知识点4：队列的基本概念及应用
1、队列是运算受限（插入在表的一端进行，而删除在表的另一端进行）的线性表， 允许插入的一端称为队尾，把允许删除的一端称为队头。队列是一种先进先出的线 性结构。
一串数据通过一个队列，只有一种出队列顺序，就是其入队列顺序。
2、循环队列的优点是：它可以克服顺序队列的“假上溢”现象，能够使存储队列的向 量空间得到充分的利用。判断循环队列的“空”和“满”，不能以头指针和尾指针是否 相等来确定，一般可以通过以下几种方法：
十大经典数据结构总结与比较
十大经典数据结构总结与比较数据结构是计算机科学中的重要基础概念，它是一种组织和存储数据的方式，使得数据可以高效地被操作和访问。
在计算机算法和程序设计中，选择合适的数据结构对程序的性能和效率有着重要的影响。
本文将总结并比较十大经典数据结构，包括数组、链表、栈、队列、树、图、堆、散列表、字符串和向量。
1. 数组（Array）数组是一种线性数据结构，它以连续的内存空间来存储相同类型的元素。
数组具有快速访问元素的特点，但插入和删除操作的效率较低。
2. 链表（LinkedList）链表是一种由节点组成的数据结构，每个节点存储数据和指向下一个节点的指针，链表可以分为单向链表和双向链表。
链表具有高效的插入和删除操作，但访问元素的效率相对较低。
3. 栈（Stack）栈是一种后进先出（LIFO）的数据结构，只能通过栈顶进行插入和删除操作。
栈的应用包括函数调用、表达式求值等。
4. 队列（Queue）队列是一种先进先出（FIFO）的数据结构，可以在队尾插入元素，在队头删除元素。
队列的应用包括广度优先搜索、缓冲区处理等。
5. 树（Tree）树是一种非线性数据结构，由节点和边组成，节点之间具有层级关系。
树的应用包括二叉搜索树、平衡二叉树等。
6. 图（Graph）图是一种由节点和边组成的非线性数据结构，节点之间的关系可以是任意的。
图的应用包括网络路由、社交网络分析等。
7. 堆（Heap）堆是一种特殊的树形数据结构，具有最大堆和最小堆两种形式。
堆常用于优先队列和排序算法中。
8. 散列表（Hash Table）散列表是一种根据关键字直接访问数据的数据结构，通过哈希函数将关键字映射为散列地址。
散列表的查询和插入操作具有常数时间复杂度。
9. 字符串（String）字符串是由字符组成的数据结构，常用于存储和处理文本信息。
字符串的操作包括匹配、查找、替换等。
10. 向量（Vector）向量是一种动态数组，与数组类似，但可以自动调整大小。
数据结构 名词术语
数据元素: 数据元素是组成数据的基本单位.队列: 队列是一种操作受限制的线性表，它只允许在表的一端进行插入，而在另一端进行删除。
允许删除的一端被称为队头（Front），允许插入的一端被称为队尾（Rear）。
没有元素的队列称为空队列。
中缀表达式 : 在程序语言中，运算符位于两个操作数中间的表达式被称为中缀表达式。
后缀表达式:运算符位于两个操作数后面的表达式被称为后缀表达式。
一维数组: 一个一维数组就是若干个元素的一个有限序列，每个元素都通过一个下标来指定，元素本身就是一个数据结构（或是整型、逻辑型、字符型，或是数组、记录） . 对一维数组唯一的限制是所有的数组元素都必须具有相同的类型，即每个数组元素都占据相同大小的存储空间.树的路径长度: 树的路径长度是从根结点到树中每个叶子结点的路径长度之和。
增长树: 为了使问题的处理更为方便，可以让二叉树形增长，即每当原二叉树中的结点没有左子树形或右子树形时，就增加特殊的结点，由此生成的二叉树称为增长的二叉树，简称增长树。
完全平衡二叉树 : 一棵增长树，如果存在k，并使所有的外结点都在 k 层上或者都在k 层和k+1 层上，则称该增长树为完全平衡二叉树。
图: 图G 由两个集合V 和E 组成，记为G = (V , E) . 其中V 是顶点的有限集合， E 是连接V 中两个不同顶点（顶点对）的边的有限集合。
如果E 中的顶点对是有序的，即 E 中的每条边都是有方向的，则称G 为有向图。
如果顶点对是无序对，则称G 是无向图。
一般情况下，图G 的边集合记为E(G)，顶点集合记为V(G)。
邻接表: 由顺序存储的顶点表和链接存储的边链表构成的图的存储结构被称为邻接表。
递归: 如果一个对象部分地包含它自己，或者利用自己定义自己的方式来定义或表述，则称这个对象是递归的；如果一个过程直接或间接地调用自己，则称这个过程是一个递归过程 .红-黑树: 是一棵树中结点颜色为红色或黑色的二叉搜索树，满足如下三个条件：（1）根结点和所有外结点的颜色为黑色；（2）根结点到任意一个外结点的路径中没有连续的两个红色结点；（3）根结点到任意外结点的路径上都有相同数目的黑色结点 .结点的阶（rank）：红-黑树中，一个结点的阶是从该结点到其子树中任一外结点的路径上的黑色指针的个数.杂凑表（散列表）: 根据给定的杂凑函数 Hash (Key)和处理冲突的方法，将一组关键词映射到一个有限的连续的地址区间上，并以关键词在地址集上的“映像”作为该记录在表中的存储位置，这种表称为杂凑表或者散列表. 这种映射过程称为杂凑，所得到的存储位置称为杂凑地址或者散列地址.记录的大小: 记录的大小就是记录所占计算机字的个数。
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从队列中取出数据项称为“delqueue” ，delqueue的 操作可分为4个步骤： (1)检查队列中是否有数据存在。 (2)若头指针front等于尾指针rear，则表示队列中无数 据。 (3)若头指针front不等于尾指针rear，则将队列头指针 往前移front+1。 (4)取出队头指针所指的数组元素内容。
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5.5.1 输入限制性双向队列
“输入限制性双向队列”是限制只能在队列的 一端(后端)进行输入，而数据的输出则可在队 列的两端(前后端)操作。 程序实例：已知一队列，欲使用“输入限制性 双向队列”方式进行数据输出。 程序源代码：
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#include <iostream.h> #include <stdlib.h> #define MaxSize 10 int queue [MaxSize] ; int front = -1; int rear = -1; void addqueue (int value) { rear= (rear+1) % MaxSize; if (front==rear) cout<<"The queue is full! !"; else queue[rear] = value; } int rear_delqueue () { int temp; if (front == rear) return -1; temp=queue[rear]; rear--; if (rear<0 && front!=-1) rear=MaxSize-1; return temp; }
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当 我 们 将 数 据 存 入 队 列 时 称 为 “ addqueue” ， addqueue的处理主要有两个步骤： (1)将队尾指针往前移：rear+1； (2)若尾指针rear小于等于队列的最大索引值MaxSize1，则将数据存入rear所指的数组元素中，否则无法 存入数据。
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入队addqueue函数
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环状队列出对队delqueue函数
void delqueue(queue &q,char &x) { q.front=(q.front +1)%maxsize; x=q.data [q.front ]; }
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显示环状队列数据print函数
void print(queue q) { int i; if (q.front <q.rear ) for(i=q.front +1;i<=q.rear ;i++) cout<<setw(4)<<q.data [i]; else { for(i=q.front+1 ;i<maxsize;i++) cout<<setw(4)<<q.data [i]; for(i=0;i<=q.rear ;i++) cout<<setw(4)<<q.data [i]; } cout<<endl; }
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抽象数据类型Queue
元素：无限制，由应用决定 结构：保持元素先进先出的特性。 操作： (1)void Init(Queue &Q)//初始化生成一个空栈 (2)void Addqueue(Element e,Queue &Q)/入队操作 (3)void Delqueue(Elment &e,Queue &Q)//出队操作 (4)Element Top(Queue Q)//读队首元素值 (5)bool Empty(Queue Q)//判队列空操作 (6)bool Full(Queue Q)//判队列满操作
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5.3用链表仿真队列 5.3用链表仿真队列
除了使用数组结构外，也可以使用链表结构来建立队列。 队列的链表结构如下：
struct node { char data; node *next; }; struct queue { node *front,*rear; };
其中front和rear是作为队列前后端的输出、输入指针的控 制，由于刚刚建立的队列为空，故先将front和rear指向 NULL。
void addqueue(queue &q,char x) { q.rear ++; q.data [q.rear ]=x; }
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从队列中取出数据项称为“delqueue” ，delqueue的 操作可分为4个步骤： (1)检查队列中是否有数据存在。 (2)若头指针front等于尾指针rear，则表示队列中无数 据。 (3)若头指针front不等于尾指针rear，则将队列头指针 往前移front+1。 (4)取出队头指针所指的数组元素内容。
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显示队列print函数
void print(queue q) { node *p; p=q.front ; while(p!=NULL) { cout<<setw(4)<<p->data ; p=p->next ; } cout<<endl; }
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5.4环状队列 5.4环状队列
我们在5.2节中提到，当队尾指针rear等于MaxSize-1 时，不论队列是否有空间，都无法再将数据存于队列 中。 如果要将数据往队列前端移动以挪出空间，需要花费 很多时间。为解决这样的问题，我们使用环状队列， 控制队列前尾指针front、rear来充分运用队列中的 空间。 环状队列的概念如下图： 图略（P126）
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当尾指针rear等于MaxSize-1时需回到队列的最前端， 故当输入数据时，rear所指的数组元素索引值采 用下列的计算方法： (rear+1)mod MaxSize 若尾指针rear不断前进直到等于头指针front时，那 么表示队列己满，但如果队列为空时rear也等于 front，为区分这两种状况，必须使用不同的条件 来加以判断。 当队列为满：(rear+1)mod MaxSize=front 当队列空：front=rear 这两个条件所代表的意义是不一样的。
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入队addqueue函数
void addqueue(queue &q,char x) { node *New; New=(node *)new(node); New->data =x; New->next =NULL; if(q.rear ==NULL) q.front =q.rear =New; else { q.rear ->next =New; q.rear =New; } }
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当插入数据时，尾指针rear会往箭头方向前进，而 输出数据时，头指针front也会往箭头方向前进，可 看出队列空间的利用是按照逆时针方向循环，直到 rear往前移动到等于front时，表示队列己满,无法 输入数据。 从上图看来，虽然环状队列看似一个封闭的圆环， 但事实上环状队列仍然是一个线性数组，和一般队 列比较起来，主要是前后端使用技巧的差异。在此 需特别注意的是，环状队列中的头指针所指的数组 位置并没有内容值存在，输出的值为front的下一个 元素，故环状队列实际上所能使用的空间为 MaxSize-1。
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初始化队列
void init(queue &q) { q.front=-1; q.rear=-1; }
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判断队列空empty函数
bool empty(queue q) { return(q.front==q.rear); }
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判断队列满full函数
bool full(queue q) { return (q.rear ==maxsize-1); }
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5．5 双向队列 ．
前面所提到的队列为单向队列，即从队列后端进行输入、前端进 行输出。顾名思义，双向队列即可从前后端进行队列数据的输出 及输入，如下图所示： 这样的结构最常用于计算机的CPU调度。所谓“CPU调度”是在多 人使用一个CPU的情况下，由于CPU在同一时间只能执行一项工作， 故将每个人欲处理的工作先存于队列中，待CPU闲置时再从队列中 取出一项待执行的工作进行处理。而在双向队列两端均可输出、 输入的结构下，正好符合在CPU调度处理上的不同请求。 双向队列的设计有很多种，在此我们根据输出、输入方向的限制， 将其分为两种： 1.输入限制性双向队列 2.输出限制性双向队列
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int front_delqueue () { if (front == rear) return -1; front++ ; if (front == MaxSize) front =0; return queue [front] ; } void main ( ) { int select; int output_queue [5] ; int input_queue[5]={5,4,3,2,1}; int temp,Position=0,i; for (i=0;i<5;i++) addqueue (input_queue[i]); cout<<"The original queue order :"; for (i=0;i<5;i++) cout<< input_queue[i]; cout<<endl;
第五章 队列
5.1 何谓队列 队列数据结构规定：在有序列表中数据的输出、 输入是分别由不同端进行处理，输出端称为前 端(front)，输入端称为后端(rear)，这样会使得 先存入的数据会先被取出，也就是很多，下面列出几个较常见的： 1.图形的广度优先搜索法。 2.优先队列，此种队列在取出元素时是根据所存元素的 某项特性值或优先权而取出具最小或最大数值的元素。 3.操作系统中的工作调度，若工作的优先权相同，则采 用先到先做的原则。 4.用于“spooling” (假脱机，信息暂存,当信息需进一步 处理时，对其进行暂时存贮)，先将输出数据写在磁 盘上，再由打印机把先存入者先处理的顺序将数据输 出。 队列和堆栈一样也可使用两种结构：数组结构和链表 结构。