队列的详细操作

news2024/9/21 17:57:42

1.循环队列--队列的顺序表示和实现

#include<stdio.h>
#define MAXQSIZE 100
typedef struct {
	int* base;
	int front;
	int rear;
}SqQueue;

int InitQueue(SqQueue& Q)
{
	Q.base = new int[MAXQSIZE];//为队列分配一个最大容量为MAXSIZE的数组空间
	if (!Q.base)
		return -1;
	Q.front = Q.rear = 0;
	return 1;
}

int QueueLength(SqQueue Q)
{
	return (Q.rear - Q.front + MAXQSIZE) % MAXQSIZE;
}

void insertQueue(SqQueue& Q,int e)
{
	if ((Q.rear + 1) % MAXQSIZE == Q.front)//队满条件，尾指针在循环意义上加一等于头指针，表示队满
		return;
	Q.base[Q.rear] = e;
	Q.rear = (Q.rear + 1) % MAXQSIZE;
	return;
}

int getTopQueue(SqQueue Q)//去队头元素
{
	if (Q.front != Q.rear)
		return Q.base[Q.front];
}
int DeQueue(SqQueue& Q)//出队(操作是将队头元素删除），队是先进先出
{
	if (Q.front == Q.rear)//队空
		return -1;
	int e = Q.base[Q.front];//保持队头元素
	Q.front = (Q.front + 1) % MAXQSIZE;//头指针加一
	return 1;
}

void print(SqQueue Q) {
	for (int i = Q.front; i != Q.rear; i++)
	{
		printf("%d ", Q.base[i]);
	}
	//printf("(rear)\n");
}
int main()
{
	SqQueue Q;
	InitQueue(Q);
	print(Q);
	int len=QueueLength(Q);
	printf("队列长为：%d\n",len);
	print(Q);
	printf("\n");

	printf("队元素：");
	insertQueue(Q,10);
	insertQueue(Q,20);
	insertQueue(Q,50);
	print(Q);
	printf("\n");

	int newlen = QueueLength(Q);
	printf("新队列长为：%d\n",newlen);
	int topnum=getTopQueue(Q);
	printf("新队头元素为：%d\n",topnum);

	DeQueue(Q);
	int newlen2 = QueueLength(Q);
	printf("出队后的新队列长为：%d\n", newlen2);
	int topnum2 = getTopQueue(Q);
	printf("出队后的新队列队头元素为%d\n", topnum2);
	print(Q);
	return 0;
}

1.1分析(理解/思路)：

初始化创建空队列时，令font=rear=0，每当插人新的队列尾元素时，尾指针rear 增1;每当删除队列头元素时，头指针 font减1。因此，在非空队列中，头指针始终指向队列头元素，而尾指针始终指向队列尾元素的下一个位置。

1.2：假溢出

假设当前队列分配的最大空间为6，则当队列处于上图(d)所示的状态时不可再继续插入新的队尾元素，否则会出现溢出现象，即因数组越界而导致程序的非法操作错误。事实上，此时队列的实际可用空间并未占满，所以这种现象称为“假溢出”。这是由“队尾入队，队头出队”这种受限制的操作造成的。

1.3：假溢出问题：

怎样解决这种“假溢出”问题呢?一个较巧妙的办法是将顺序队列变为一个环状的空间，如下图所示，称之为循环队列。

头、尾指针以及队列元素之间的关系不变，只是在循环队列中，头、尾指针“依环状增1”的操作可用“模”运算来实现。通过取模，头指针和尾指针就可以在顺序表空间内以头尾衔接的方式“循环”移动。

队头元素是J5，在元素J6人队之前，在Q.rear 的值为5，当元素J6人队之后，通过“模”运算，Q.rear=(Q.rear +1)%6，得到 Q.rear 的值为 0，而不会出现上图 (d)的“假溢出”状态。

1.4：队空队满如何判断：

在第二个图中，J7、J8、J9、J10相继入队，则队列空间均被占满，此时头、尾指针相同。在第三个图中，若J5和J6相继从第一个图所示的队列中出队，使队列此时呈“空”的状态，头、尾指针的值也是相同的。
由此可见,对于循环队列不能以头、尾指针的值是否相同来判别队列空间是“满”还是“空”。
在这种情况下，如何区别队满还是队空呢?
通常有以下两种处理方法。
(1)少用一个元素空间，即队列空间大小为m时，有m-1个元素就认为是队满。这样判断队空的条件不变，即当头、尾指针的值相同时，则认为队空; 而当尾指针在循环意义上加1后是等于头指针，则认为队满。因此，在循环队列中队空和队满的条件是:

队空条件：

Q.front == Q.rear;

队满条件：

(Qrear+1)%MAXOSIZE==Q.font;

1.5:初始化：

循环队列的初始化操作就是动态分配一个预定义大小为MAXQSIZE的数组空间。

base指向数组空间的首地址。

1.6：注意事项

出队和入队都要先判断队列是否为空！！！

2.链队--队列的顺序表示和实现

#include<stdio.h>
typedef struct QNode {
	int data;
	struct QNode* next;
}QNode,*QueuePtr;
typedef struct {
	QueuePtr front;//队头指针
	QueuePtr rear;//对尾指针
}LinkQueue;

void InitQueue(LinkQueue& Q)
{
	Q.front = Q.rear = new QNode;
	Q.front->next = NULL;//头节点的指针域置空
	return;
}

int EnQueue(LinkQueue& Q,int num)//入队
{
	QueuePtr p;
	p = new QNode;
	p->data = num;
	p->next = NULL;
	Q.rear->next = p;
	Q.rear = p;
	return 1;
}
int DeQueue(LinkQueue& Q, int &e)//出队
{
	if (Q.front == Q.rear)
		return -1;
	QueuePtr p;
	p = Q.front->next;//p指向队头元素
	e = p->data;//e保持队头元素的地址
	Q.front->next = p->next;
	if (Q.rear == p)
		Q.rear = Q.front;//最后一个元素被删，队尾指针指向头节点(链队出队需要注意的）
	//如果对尾指针也没了，因此需要队尾指针重新赋值（指向头节点）
	delete p;
	return e;
}

int GetHead(LinkQueue Q)
{
	if (Q.front != Q.rear) {
		return Q.front->next->data;
	}
	return -1;
}

int DeleteQueue(LinkQueue& Q, int val)//删除特定值
{
	QueuePtr p = Q.front;
	while (p->next!=NULL&&p->next->data!=val)
	{
		p = p->next;
	}
	if (p->next == NULL) {
		return -1;
	}

	QueuePtr temp = p->next;
	p->next = temp->next;
	if (temp == Q.rear)
	{
		Q.rear = p;
	}
	delete temp;
	return 1;
}
void ShowQueue(LinkQueue Q) {
	QueuePtr p = Q.front->next;
	while (p!=NULL)
	{
		printf("%d ", p->data);
		p = p->next;
	}
	printf("\n");
}
int main()
{

	LinkQueue Q;
	InitQueue(Q);
	EnQueue(Q, 10);
	EnQueue(Q, 20);
	EnQueue(Q, 30);
	EnQueue(Q, 40);
	EnQueue(Q, 70);
	EnQueue(Q, 60);

	printf("初始链队中元素为：");
	ShowQueue(Q);

	printf("队头元素：%d\n", GetHead(Q));
	int e;
	printf("出队元素: %d ", DeQueue(Q, e));

	printf("\n");
	int head = GetHead(Q);
	if (head != -1) {
		printf("队头元素: %d\n", head); 
		ShowQueue(Q);
	}
	else {
		printf("Queue is empty\n");
	}

	printf("删除队中值为30的节点后队中元素为：");
	DeleteQueue(Q, 30);
	ShowQueue(Q);
	
}