【数据结构】队列的知识点

最近忙着写论文，好久没学C++,学习放松一下……

目录

队列

1.队列的概念及结构

2.模拟实现

3.队列常见操作（全代码实现）

4、队列的应用

leetcode 232 用栈实现队列

leetcode 225 用队列实现栈

假溢出

真溢出

5、循环队列

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队列

1.队列的概念及结构

2.模拟实现

   队列存储数据-》有空间来存储数据--》空间的结构：连续或链式结构

队列：

尾部进行数据的插入

头部进行数据的删除

对于队列来说：采用顺序结构来实现尾插还行，但是头删时间复杂度为O(N).

用链表来说：

所以用链表实现队列更方便

3.队列常见操作（全代码实现）

 常见操作如下

头文件

#pragma once
typedef int DataType;
 
// 队列中底层链表中的节点的结构
typedef struct QNode
{
	struct QNode* next;
	DataType data;
}QNode;
 
// 队列的结构
typedef struct Queue
{
	QNode* front;   // 指向队头
	QNode* back;    // 指向队尾
}Queue;
 
void QueueInit(Queue* q); //队列结构初始化
void QueuePush(Queue* q, DataType data);  //队尾插入数据
void QueuePop(Queue* q);  
int QueueSize(Queue* q);    //队列有多少元素
int QueueEmpty(Queue* q);
DataType QueueBack(Queue* q);  //获得队尾元素
DataType QueueFront(Queue* q); //获得队头元素
 
void QueueDestroy(Queue* q);
 
// 测试队列
void TestQueue();

函数功能的实现

#include"queue.h"
#include
#include
#include
 
//实现队列时采用不带头结点的单链表
void QueueInit(Queue* q)
{
	assert(q);
	q->back = NULL;
	q->front = NULL;
}
 
QNode* BuyQNode(DataType data)  //创建结点
{
	QNode* newNode = (QNode*)malloc(sizeof(QNode));
	if (NULL == newNode)
	{
		assert(0);
		return NULL;
	}
 
	newNode->data = data;
	newNode->next = NULL;
	return newNode;
}
 
void QueuePush(Queue* q, DataType data)//队尾插入数据 ；O（1）
{
	assert(q);
	QNode* newNode = BuyQNode(data);//创建结点进行尾插
	//队列为空：即链表为空; 头尾都指向这个点
	if (QueueEmpty(q))
	{
		q->front = newNode;
		q->back = newNode;
	}
	else //队列不空，链表有节点
	{
		q->back->next = newNode;//给Back后插入结点
		q->back = newNode;  //新的back为刚插入的点	
	}
	return q;
}
 
void QueuePop(Queue* q)  //头删
{
	assert(q);
	if (QueueEmpty(q)) //空链表
	{
		return;
	}
	else if(q->back == q->front)//只有一个结点
	{
		free(q->back);
		q->back = NULL;
		q->front = NULL;
	}
	else
	{
		QNode* delNode = q->front;//要删除的结点保存
		q->front = delNode->next;
		free(delNode);
	}
}
 
int QueueSize(Queue* q)   //队列有多少元素
{
	assert(q);
	QNode* cur = q->front;
	int count = 0;
	while (cur)
	{
		count++;
		cur = cur->next;
	}
	return count;
}
 
int QueueEmpty(Queue* q)
{
	assert(q);
	return NULL == q->front;
}
 
DataType QueueBack(Queue* q)  //获得队尾元素
{
	assert(q);
	return q->back->data;
}
 
DataType QueueFront(Queue* q) //获得队头元素
{
	assert(q);
	return q->front->data;
}
 
 
void QueueDestroy(Queue* q)
{
	QNode* cur = q->front;
	while (cur)
	{
		q->front = cur->next;
		free(cur);
		cur = q->front;
	}
	//删完了是空队列，所以指向置为空
	q->front = NULL;
	q->back = NULL;
}
 
// 测试队列
void TestQueue()
{
	Queue q;
	QueueInit(&q); //初始化队列
 
	QueuePush(&q, 1);
	QueuePush(&q, 2);
	QueuePush(&q, 3);
	QueuePush(&q, 4);
	QueuePush(&q, 5);
	QueuePush(&q, 6);
	printf("size= %d\n", QueueSize(&q));
	printf("front=%d\n", QueueFront(&q));
	printf("back=%d\n", QueueBack(&q));
 
	QueuePop(&q);
	QueuePop(&q);
	printf("size= %d\n", QueueSize(&q));
	printf("front=%d\n", QueueFront(&q));
	printf("back=%d\n", QueueBack(&q));
 
 
	QueueDestroy(&q);
 
}

最后放在主函数中执行，输入自己想测试的功能，代码无误

#include"Queue.h"
int main()
{
	TestQueue();
	return 0;
}

4、队列的应用

leetcode 232 用栈实现队列

leetcode 225 用队列实现栈

假溢出

 出队列时为了达到0(1)的效率，每次让front往后移动

带来的问题:假溢出

在入队列的时候，back一直往后移动，当back移动到空间末尾的时候，认为队列已经满了，但是由于出队列是让front往后移动的，因此当back在空间末尾的时侯，空间起始位置如果有空余位置，这种情况称为顺序方式实现队列假溢出问题。

即：当队尾back在空间末尾的时候，队列中有效元素并没有将空间真正存储满

真溢出

 队列中有效元素已经彻底将空间填充满了，后续还需要继续入队列

一直在入队列，没有出队列

因此，顺序结构不适合用来实现队列

5、循环队列

为了解决顺序队列中存在的假溢出问题，提出循环队列

 当front == rear ，为空队列

问题：当front == rear 时，无法区分队列是空是满

解决方法：

法1.少用一个存储空间，如图（b）

(rear + 1) % N == front    N是空间容量 

法2.使用一个标记： flag，初始值设置为0

每次入队时，flag置为1，出队列为0

队列满的时候： front == rear && flag == 1

法3：使用计数count

入队列时count++ ，出队列时count--；

空队列时count为0 ；当count == N时，队列为满