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队列的实现:顺序队列
队列也是一种常见的线性表,它和栈相比有以下不同:
- 队列可以在表的两端进行操作。栈只能在栈顶进行插入和删除。
- 两端允许操作的类型不一样:可以进行删除的一端称为队头,这种操作也叫出队;可以进行插入的一端称为队尾,这种操作也叫入队。总的来说,队头只能出队,队尾只能入队。
队列的示意图:
模拟队列这种数据结构并不是什么难事,但会遇到一些问题,如:
假溢出
队列中明明还有空间,却因为rear已经指向最后,造成无法入队问题,这是假溢出。
解决办法是:使用链式存储,这显然可以。在顺序存储时,我们常见的解决办法是把它首尾相接,构成循环队列,这可以充分利用队列的存储空间。
循环队列示意图:
在上图中,front指向队列中第一个元素,rear指向队列队尾的下一个位置。
但依然存在一个问题:当front和rear指向同一个位置时,这代表的是队空还是队满呢?大家可以想象下这种情景。
解决这种问题的常见做法是这样的:
- 使用一标记,用以区分这种易混淆的情形。
- 牺牲一个元素空间。当front和rear相等时,为空;当rear的下一个位置是front时,为满。
如下图:
下面我们给出循环队列,并采用第二种方式,即牺牲一个元素空间来区分队空和队满的代码.
几个重点:
- front指向队头,rear指向队尾的下一个位置。
- 出队时,front=(front+1)%MAXSIZE;入队时,rear=(rear+1)%MAXSIZE。
- 队为空的判断:front==rear;队为满的判断:(rear+1)%MAXSIZE==front。
代码:
类定义
#include<iostream> #include<queue> #include<iomanip> using namespace std; #define MAXSIZE 10 typedef int ElemType; //类定义 class SqQueue //顺序队列 { private: ElemType *base; int front; //队头指针 int rear; //对尾指针 public: SqQueue(); //构造函数 ~SqQueue(); //析构函数 void clear(); //请空队列 bool empty(); //队列是否为空 int size(); //获取队列大小 bool push(const ElemType &); //入队,队为满,返回false bool pop(); //出队,队为空,返回false const ElemType top(); //获取队头元素 const ElemType back(); //获取队尾元素 void queueTraverse(); //队列的遍历 }; //类实现 SqQueue::SqQueue() //构造函数 { base=new ElemType[MAXSIZE]; front=rear=0; } SqQueue::~SqQueue() //析构函数 { delete[]base; } void SqQueue::clear() //请空队列 { rear=front; } bool SqQueue::empty() //队列是否为空 { return front==rear; } int SqQueue::size() //获取队列大小 { return (rear-front+MAXSIZE)%MAXSIZE; } bool SqQueue::push(const ElemType &data) //入队,队为满,返回false { /* 另一种判断队满的方法 size() == MAXSIZE; */ if((rear+1)%MAXSIZE==front) //队满判断 return false; base[rear]=data; rear=(rear+1)%MAXSIZE; return true; } bool SqQueue::pop() //出队,队为空,返回false { if(empty()) return false; front=(front+1)%MAXSIZE; return true; } const ElemType SqQueue::top() //获取队头元素 { if(empty()) { cerr<<"队空!"<<endl; exit(0); } else return base[front]; } const ElemType SqQueue::back() //获取队尾元素 { if(empty()) { cerr<<"队空!"<<endl; exit(0); } return base[(rear-1+MAXSIZE)%MAXSIZE]; } void SqQueue::queueTraverse() //队列的遍历 { if(empty()) cout<<"队空,无法遍历!"<<endl; else { int p=front; while(p!=rear) { cout<<setw(4)<<base[p]; p=(p+1)%MAXSIZE; } cout<<endl; } }主函数
int main()
{
cout<<"循环顺序队列演练"<<endl;
SqQueue queue;
ElemType data;
printf("入队,输入0结束!\n");
while(cin>>data && data)
{
if(!queue.push(data))
{
printf("队已满,无法入队了!\n");
break;
}
}
cout<<"遍历"<<endl;
queue.queueTraverse();
cout<<"获取队头元素 "<<queue.top()<<endl;
cout<<"获取队尾元素 "<<queue.back()<<endl;
data=http://www.mamicode.com/77;>运行:
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