特殊的线性表:队列

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篇首语:本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理,主要介绍了特殊的线性表:队列相关的知识,希望对你有一定的参考价值。

   介绍完栈之后,接下来要介绍的是另一种跟栈很相似的数据结构 —— 队列,和栈一样,队列也是一中特殊的线性表结构,只不过队列是在一端插入,另一端删除,就跟我们平常排队一样的道理,从队尾入队,在队头出去,所以队列的特性是先入先出(FIFO),允许插入的一端叫队尾,允许删除的一端叫队头。一张图可以形象的体现两者的差别:

   技术图片

   和栈一样,队列也可以通过数组和链表实现,通过数组实现的叫顺序队列,通过链表实现的叫做链式队列,栈只需要一个栈顶指针就可以了,因为只允许在栈顶插入删除,但是队列需要两个指针,一个指向队头,一个指向队尾。我们先来看通过 php 数组实现的顺序队列代码:

<?php
/**
 * 通过 PHP 数组实现的队列
 */
class SimpleQueue

    private $_queue = [];
    private $_size = 0;

    public function __construct($size = 10)
    
        $this->_size = $size;
    

    // 入队
    public function enqueue($value)
    
        if (count($this->_queue) > $this->_size) 
            return false;
        
        array_push($this->_queue, $value);
    

    // 出队
    public function dequeue()
    
        if (count($this->_queue) == 0) 
            return false;
        
        return array_shift($this->_queue);
    

    public function size()
    
        return count($this->_queue);
    


$queue = new SimpleQueue(5);
$queue->enqueue(1);
$queue->enqueue(3);
$queue->enqueue(5);
var_dump($queue->dequeue());  # 1
var_dump($queue->size());  # 2

   通过数组实现的顺序队列有一个问题,就是随着队列元素的插入和删除,队尾指针和队头指针不断后移,而导致队尾指针指向末尾无法插入数据,这时候有可能队列头部还是有剩余空间的,如下图所示:

   技术图片

   我们当然可以通过数据搬移的方式把所有队列数据往前移,但这会增加额外的时间复杂度,如果频繁操作数据量很大的队列,显然对性能有严重损耗,对此问题的解决方案是循环队列,即把队列头尾连起来:

   技术图片

   这样一来就不会出现之前的问题了,此时判断队列是否为空的条件还是tail==head,但是判断队列是否满的条件就变成了 (tail+1) % maxsize == head,maxsize 是数组的长度,浪费一个空间是为了避免混淆判断空队列的条件。当然如果通过链表来实现队列的话,显然没有这类问题,因为链表没有空间限制。

   队列的应用也非常广泛,比如我们常见的消息队列就是队列的典型应用场景。

 

以上是关于特殊的线性表:队列的主要内容,如果未能解决你的问题,请参考以下文章

线性表 链队列

线性表--07---队列

线性结构 —— 数组队列

PHP 堆栈和队列

数据结构 -- 栈队列树

线性表--优先队列