数据结构 队列

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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。
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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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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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环状队列入队addqueue函数
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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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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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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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Biblioteka Baidu
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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出队delqueue函数
void delqueue(queue &q,char &x) { q.front ++; x=q.data [q.front ]; }
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显示队列数据print函数
void print(queue q) { int i; for(i=q.front +1;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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5.2用数组仿真队列 用数组仿真队列
队列本身是有序列表，若使用数组的结构来存储队 列的结构，则队列结构数组的声明如下: struct queue { int queue[MaxSize]； int front； int rear； }
其中MaxSize是该队列的最大容量。因为队列的输出、 输入分别从前后端来处理，因此需要两个变量front和 rear分别记录队列前后端的索引值，front会随着数据输 出而变动，而rear则是随着数据输入而改变。
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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;
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初始化环状队列
void init(queue &q) { q.front=0; q.rear=0; }
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判断环状队列空empty函数
bool empty(queue q) { return(q.front==q.rear); }
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判断环状队列满full函数
bool full(queue q) { return ((q.rear+1)%maxsize==q.front ); }
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数据输出是从队列的前端front处理，其步骤如下： 步骤1：先保留对头指针front所指的位置 步骤2：将头指针front指向下一个节点 步骤3：取出之前保留头指针所指的节点内容 步骤4：释放原队列前端所指的节点内容
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出队delqueue函数
void delqueue(queue &q,char &x) { node *p; p=q.front ; q.front =q.front ->next ; x=p->data ; delete p; }
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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); }
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，也就是具有先进先 出FIFO的特性。
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队列的应用也很多，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。
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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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初始化队列
void init(queue &q) { q.front =q.rear =NULL; }
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判断队列空empty函数
bool empty(queue q) { return q.front==NULL ; }
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队列数据的输入是从后端rear进行，其步骤如下： 步骤1：将rear指针所指位置的next指针指向新节点 步骤2：将rear指针移动到新节点之上。
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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。
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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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。
void addqueue(queue &q,char x) { q.rear=(q.rear +1)%maxsize; 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。