佇列的相關概念及操作

2021-08-14 23:29:33 字數 2044 閱讀 8450

什麼是佇列?佇列就是乙個隊伍,佇列和棧一樣,由一段連續的儲存空間組成,是乙個具有自身特殊規則的資料結構,我們都知道棧的先進後出的規則,而佇列剛好相反,是乙個先進先出的(fifo)或者說後進後出(lilo)的資料結構。

佇列的是一種受限制的資料結構,插入操作只能從一端操作,這一端叫做隊尾,而移除操作也只能從另一端操作,這一端叫隊頭。我們把插入和移除操作分別叫做入隊和出隊。

一般而言,佇列的實現有兩種方式,陣列和鍊錶,用陣列實現佇列有兩種方式,一種是順序佇列,一種是迴圈佇列。在順序儲存方式中,佇列會有兩個標記。

出隊:一開始兩個標記都指向陣列下標0的位置,分別為head(隊頭指標)和tail(隊尾指標)。當乙個元素入隊後,tail指標會響應地加1;

入隊:當有乙個元素進行出隊操作,即這個元素從隊頭移除了,此時head指標會相應地往後移動一位,此時新佇列的隊頭就是原來佇列的第二個元素。

思考乙個問題:當乙個順序佇列進入若干個元素後,佇列已經滿了,不能再進行入隊操作了,我們稱之為「真上溢」,此時我對其中的一部分元素進行出隊操作,那麼佇列此時已經不是滿的狀態了,但是我們仍然不能進行入隊操作,這種狀態我們稱之為「假上溢」。那麼如何解決假上溢的問題呢?這時就要用到儲存的第二種方式,迴圈佇列了。

當順序佇列出現假上溢的時候,其實佇列前端還有空間,我們可以不用把標記指向陣列外的地方,只需要把標記重新指向開始的地方就可以了。就是把這個陣列首尾連線,成為乙個圈,那麼此時我們又能進行入隊操作。這樣就解決了「假上溢」的問題

其實,如果細心的同學還會發現乙個問題,如果使用迴圈佇列的方式,當隊列為空以及佇列滿的時候,head和tail指標都是出於重疊的狀態,這就會出現歧義了,這會讓我們分辨不清當head和tail重疊的時候,佇列是空的還是對滿狀態。一般情況,我們為了區分,一般在迴圈佇列中規定佇列的長度為所儲存陣列的長度減去1,即有乙個位置不放元素。這樣的話,當head==tail時,說明隊列為空,當head == (tail +1)%length時,隊列為滿的狀態

public class arrayqueue 

/*** put item into queue

* @param item

* @return

*/public boolean put(object item)

items[tail] = item;

tail = (tail+1) % items.length;

return true;

} /**

* get the head element

* @param head

* @return

*/public object peek()

return items[head];

}/**

* poll a element

* @return

*/public object poll()

object item = items[head];

items[head] =null;

head = (head+1) % items.length;

return item;

} /**

* isfull

* @return

*/public boolean isfull()

/*** isempty

* @return

*/public boolean isempty()

/*** get queue size

* @return

*/public int size() else

}

public static void main(string args)

}

在一般程式中,會將佇列作為緩衝器或者解耦使用

還有乙個重要的應用就是佇列與生產者消費者設計模式的應用,在佇列的隊尾對接的是生產者,在隊頭對接的就是消費者。生產者把生產號的產品進行入隊操作,在隊頭消費者去消費出隊的產品。因此,對於生產者和消費者來說,有一點是非常重要的,那就是生產的速度和消費的水平要持平,如果生產得太快,而消費得太慢,那麼佇列就會很長,對於計算機來說,這樣占用的空間就會很大。

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