二十三、队列的表示和操作的实现

• 相关术语
  • 队列是仅在表尾进行插入操作，在表头进行删除操作的线性表
  • 表尾既a~n段，称对尾；表头a~1段，称队头
  • 它是一种先进先出（FIFO）的线性表
    • 入队：插入元素
    • 出队：删除元素
  • 队列的存储结构为链对或顺序对（常用循环顺序队）
• 队列的常见应用
  • 脱机打印输出：按申请的先后顺序依次输出
  • 多用户系统中，多个用户排成队，分时循环使用cpu和主存
  • 按用户的优先级排成多个队，每个优先级一个队列
  • 实时控制系统中，信号按接收的先后顺序依次处理
  • 网络电文传输，按到达的时间先后顺序依次进行

队列的顺序表示和实现

• 队列的物理存储可以用顺序存储结构，链式存储结构，队列的存储方式有两种，顺序队列和链式队列
• 队列的顺序表示——用一维数组base[MAXQSIZE]

#define MAXQSIZE 100    //最大队列长度
Typedef struct
{QElemType *base;    //初始化的动态分配存储空间int front;    //头指针int rear;    //尾指针
}SqQueue；

• 队列问题
  • 若数组大小为MAXQSIZE
    • rear=MAXQSIZE,发生溢出
    • front=0，rear=MAXQSIZE，再入队——真溢出
    • front=-,rear=MAXQSIEZE,在入队——假溢出
  • 解决假上溢方法
    • 将队中元素依次相对头方向移动
      • 缺点
        • 浪费时间，每移动依次，对中元素都要移动
• 引用循环队列
  • 将对空间想象成一个循环的标，分配给队列m个存储单元循环使用，当rear是maxqsize时，向量的开始端空着，从头使用空着的空间，front为maxqsize，一样
  • base[0]接在base[MAXQSIZE-1]后，若rear+1==M，令rear=0；
  • 利用模运算（mod，求余）
    • 插入元素
      • Q.base[Q.rear]=x
      • Q.rear=(Q.rear+1)%MAXQSIZE
    • 删除元素
      • x=Q.base[s.front]
      • Q.front=(Q.front+1)%MAXQSIZE
  • 出现队空堆满都是front==rear
    • 解决方案
      • 再设一个标志区别
      • 再设一个变量，记录元素个数
      • 少用一个元素空间
        • 队空：front==rear
        • 队满：（rear+1）%MAXQSIZE==front
• 循环队列类型定义
  • 队列初始化

Status InitQueue(SqQueue &Q)
{Q.base=new QElemType[MAXQSIZE]    //分配数组空间    //Q.base=(QElemType *) malloc(MAXQSIZE*sizeof(QElemType));if(!Q.base)exit(OVERFLOW);    //存储分配失败Q.front=Q.rear=0;    //头指针尾指针为0，队列为空return OK;
}

- 求循环队列长度

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

- 循环队列入队

Status EnQueue(SqQueue &Q,QElemType e)
{if((Q.rear+!)%MAXQSIZE==Q.front)return ERROR;    //判断是否队满Q.base[Q.rear]=e;    //新元素加入队尾Q.rear=(Q.rear+1)%MAXQSIZE;    //队尾指针+1return OK；
}

- 循环队列出队

Status DeQueue(SqQueue &Q,QElemType &e)
{if(Q.front==Q.rear)reutn ERROR;    //对空e=Q.base[Q.front];    //保存队头元素Q.front=(Q.front+1)%MAXQSIZE    //队头指针+1return OK；
}

- 取队头元素

SElemType GetHead(SqQuere Q)
{if(Q.front!=Q.rear)return Q.base[Q.front]；    //返回指针元素的值，队头指针不变
}

• 队列的链式存储结构
  • 用户无法估计所用队列长度，采用链队列
• 链队列的类型定义

#define MAXQSIZE 100    //最大队列长度
typedef struct Qnode
{QElemType data;stuct Qnode *next;
}QNode,*QuenePtr;

- 链队列初始化

Status InitQueue(LinkQueue &Q)
{Q.front=Q.rear=(QueuePtr)malloc(sizeof(QNode));if(!Q.front)exit(OVERFLOW);Q.front->next=NULL;reutrn OK;
}

- 销毁队列

Status DestroyQueue(LinkQueue &Q)
{while(Q.front){p=Q.front->next;free(Q.front);Q.front=p        }    return OK;
}

- 链队列元素入队

Status EnQueue(LinkQueue &Q,QElemType e)
{p=(QueuePtr)malloc(sizeof(QNode));if(!p)exit(OVERFLOW);p->data=e;p->next=NULL;Q.rear->next=p;Q.rear=p;return OK;
}

- 链队列元素出队

Status DeQueue(LinkQueue &Q,QElemType &e)
{if(Q.front==Q.rear)return ERROR;p=Q.front->next;e=p->data;Q.front->next=p->next;if(Q.rear==p)Q.rear=Q.front;delete p;return OK;
}

- 链队列的类型定义

#define MAXQSIZE 100    //最大队列长度
typedef struct Qnode
{QElemType data;stuct Qnode *next;
}QNode,*QuenePtr;