数据结构-队列-顺序链式存储

Posted 2020-08-06

定义

队列(Queue)：队列简称队，也是一种操作受限的线性表，只允许在表的一端进行插入，而在表的另一端进行删除。向队列中插入元素称为入队或进队；删除元素称为出队或离队。

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队列的操作

队列不可以读取对中间的元素。

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队列的存储结构

1. 顺序存储
2. 链式存储

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顺序存储

队列的顺序实现是指分配一块连续的存储单元存放队列中的元素，并附设两个指针front 和rear分别指示队头元素和队尾元素的位置。

设队头指针指向队头元素，队尾指针指向队尾 元素的下一个位置（也可以让rear指向队尾元素，front指向队头元素的前一个位置，对于 这种设置方法，请读者以图3-6为例思考出队和入队后这两个指针的变化）。

图3-6  队列的操作

队列的算法实现：

1 #define MaxSize 50  //定义队列中元素的最大个数
2 typedef struct
3 {
4     ElemType data[MaxSize];  //存放队歹I]元素
5     int front, rear;  //队头指针和队尾指针
6 }SqQueue;

初始状态（队空条件）：Q.front==Q.rear==0。

进队操作：队不满时，先送值到队尾元素，再将队尾指针加1。

出队操作：队不空时，先取队头元素值，再将队头指针加1。

如图3-6 (a)所示为队列的初始状态，有Q.front==Q.rear==0成立，该条件可以作为队列判空的条件。

但能否用Q.rear==MaxSize作为队列满的条件呢？显然不能，图3-6(d)中， 队列中仅有1个元素，但仍满足该条件。这时入队出现“上溢出”，但这种溢出并不是真正 的溢出，在data数组中依然存在可以存放元素的空位置，所以是一种“假溢出”。

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链式存储

队列的链式表示称为链队列，它实际上是一个同时带有队头指针和队尾指针的单链表。

头指针指向队头结点，尾指针指向队尾结点，即单链表的最后一个结点（注意与顺序存储的 不同）。队列的链式存储如图3-8所示。

图3-8  不带头结点的链式队列

 队列的链式存储类型可描述为：

1 typedef struct
2 {  //链式队列结点
3     ElemType data;
4     struct LinkNode *next;
5 }LinkNode;
6 typedef struct
7 {  //链式队列
8     LinkNode *front, *rear;  //队列的队头和队尾指针
9 }LinkQueue;

当Q.front==NULL且Q.rear==NULL时，链式队列为空。

不难看出，不设头结点的链式队列在操作上往往比较麻烦，因此，通常将链式队列设计 成一个带头结点的单链表，这样插入和删除操作就统一了，如图3-9所示。

用单链表表示的链式队列特别适合于数据元素变动比 较大的情形，而且不存在队列满且产生溢出的问题。另外， 假如程序中要使用多个队列，与多个栈的情形一样，最好使用链式队列，这样就不会出现存储分配不合理和“溢出” 的问题。

图3-9  带头结点的链式队列