队列在操作系统中的任务调度
在操作系统中，任务调度是一个关键功能，队列常用于管理和调度任务，确保任务按照一定顺序执行。常见的调度算法包括先来先服务（FCFS）、短作业优先（SJF）、轮转调度（RR）等。队列在这些调度算法中的应用主要体现在任务的组织和调度上。
任务调度示例题目
题目1：假设有以下任务到达时间和执行时间，使用FCFS调度算法计算各任务的等待时间和周转时间。
- 任务A：到达时间0，执行时间4
- 任务B：到达时间1，执行时间3
- 任务C：到达时间2，执行时间2
- 任务D：到达时间3，执行时间1
解答：
- 按照到达时间顺序排队：A -> B -> C -> D
- 计算等待时间和周转时间：
- 任务A：等待时间0，周转时间4
- 任务B：等待时间3，周转时间6
- 任务C：等待时间5，周转时间7
- 任务D：等待时间6，周转时间7
题目2：使用RR调度算法（时间片为2）计算各任务的等待时间和周转时间。
- 任务A：到达时间0，执行时间4
- 任务B：到达时间1，执行时间3
- 任务C：到达时间2，执行时间2
- 任务D：到达时间3，执行时间1
解答：
- 按到达时间顺序排队并按照时间片调度：
- 时间0-2：任务A执行，剩余2
- 时间2-4：任务B执行，剩余1
- 时间4-6：任务C执行，完成
- 时间6-7：任务D执行，完成
- 时间7-8：任务A执行，完成
- 时间8-9：任务B执行，完成
- 计算等待时间和周转时间：
- 任务A：等待时间5，周转时间9
- 任务B：等待时间5，周转时间8
- 任务C：等待时间2，周转时间4
- 任务D：等待时间3，周转时间4
树的层次遍历
树的层次遍历（广度优先遍历）是一种按层次顺序遍历树中节点的算法，通常使用队列实现。遍历过程中，从根节点开始，依次访问每层的所有节点。
层次遍历示例题目
题目1：给定一棵二叉树，按层次遍历输出各节点的值。
1/ \2 3/ \ / \4 5 6 7
解答：
- 初始化队列并将根节点入队。
- 重复以下步骤直到队列为空：
- 从队列中取出一个节点，访问其值并将其子节点入队。
- 遍历顺序：1 -> 2 -> 3 -> 4 -> 5 -> 6 -> 7
代码示例：
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>typedef struct TreeNode {int val;struct TreeNode *left, *right;
} TreeNode;typedef struct QueueNode {TreeNode *treeNode;struct QueueNode *next;
} QueueNode;typedef struct {QueueNode *front, *rear;
} Queue;void initQueue(Queue *q) {q->front = q->rear = NULL;
}int isEmpty(Queue *q) {return q->front == NULL;
}void enqueue(Queue *q, TreeNode *node) {QueueNode *newNode = (QueueNode *)malloc(sizeof(QueueNode));newNode->treeNode = node;newNode->next = NULL;if (isEmpty(q)) {q->front = q->rear = newNode;} else {q->rear->next = newNode;q->rear = newNode;}
}TreeNode *dequeue(Queue *q) {if (isEmpty(q)) return NULL;QueueNode *temp = q->front;q->front = q->front->next;if (q->front == NULL) {q->rear = NULL;}TreeNode *treeNode = temp->treeNode;free(temp);return treeNode;
}void levelOrderTraversal(TreeNode *root) {if (root == NULL) return;Queue q;initQueue(&q);enqueue(&q, root);while (!isEmpty(&q)) {TreeNode *current = dequeue(&q);printf("%d ", current->val);if (current->left != NULL) enqueue(&q, current->left);if (current->right != NULL) enqueue(&q, current->right);}
}int main() {TreeNode n1 = {1, NULL, NULL};TreeNode n2 = {2, NULL, NULL};TreeNode n3 = {3, NULL, NULL};TreeNode n4 = {4, NULL, NULL};TreeNode n5 = {5, NULL, NULL};TreeNode n6 = {6, NULL, NULL};TreeNode n7 = {7, NULL, NULL};n1.left = &n2;n1.right = &n3;n2.left = &n4;n2.right = &n5;n3.left = &n6;n3.right = &n7;levelOrderTraversal(&n1);return 0;
}
题目2：给定一棵二叉树，按层次遍历输出每层的节点值。
1/ \2 3/ \ \4 5 6
解答：
- 初始化队列并将根节点入队。
- 重复以下步骤直到队列为空：
- 获取当前队列的长度（表示当前层的节点数）。
- 遍历当前层的所有节点，依次出队并访问其值，同时将其子节点入队。
- 遍历顺序：
- 第一层：1
- 第二层：2 3
- 第三层：4 5 6
队列在操作系统中的任务调度和树的层次遍历中都有重要应用。通过示例题目和解答，我们可以更好地理解队列在这些场景中的具体应用和实现方法。希望这些内容对你理解和应用队列有所帮助。
