第二节算法中的公平——队列

Posted 2020-11-08

1、栗子

学校食堂打饭、火车站买火车票、公交站等车，都要排队，先来的先上车，车满了，其余只能等下一班了。

这对大多数人而言，都是相对公平的方式。

在算法中，也有类似的公平——队列（queue）。

队列遵循先进先出（First In First Out，简写FIFO）的规则，同栈的实现一样，队列的实现也有数组实现和链表实现两种方式。

数组实现和链表实现没有绝对的优劣，平时接触数据比较多，所有首选数组实现啦。

2、准备工作

队列主要在结构上包括了指向队首和队尾的两个指针，存储数据的线性表。

在操作上，主要包括入队（Enqueue）、出队（Dequeue）。

我们可以使用数组维护队列。

/*
输出：1 2 3 4 5
*/

#include <stdio.h>
#include <string.h>
int main()
{
    int a[5];
    int head = 0, tail = 0;

    int i = 1;

    //入队
    while (i <= 5) {
        a[tail++] = i;
        i++;
    }

    //出队，当head==tail时，说明队列为空
    while (head < tail)
        printf("%d ", a[head++]);

    getchar();getchar();
    return 0;
}

3、结构体

int、char等属于基本的数据类型，是构成C语言（或者语言的基础），但在表示复杂的数据类型的时候，基本语言就不够用了。

比如表示一个同学的姓名、性别、学号、成绩，如果使用基本数据类型，就显得臃肿，而且缺少相互之间的关联。

char name[100][10];
char sex[100];
int number[100];
int grade[100];

结构体可以解决数据冗余的问题，结构体基于基本的数据类型。

使用下列结构

struct name{
};

例如上述的学生可以表示为：

struct student {
    char name[10];
    char sex;
    int number;
    int grade;
};
struct student stu[100];

直接对stu[100]进行操作就可以了。

4、使用结构体

建立下述结构体表示队列。

struct queue{
    int a[5];
    int head, tail;
};

对上述同样的代码使用结构体重新表示。

/*
输出：1 2 3 4 5
*/

#include <stdio.h>
#include <string.h>
struct queue{
    int a[5];
    int head, tail;
};
int main()
{
    //队列初始化
    struct queue q;
    q.head = 0;q.tail = 0;

    int i = 1;

    //入队
    while (i <= 5) {
        q.a[q.tail++] = i;
        i++;
    }

    //出队，当head==tail时，说明队列为空
    while (q.head < q.tail)
        printf("%d ", q.a[q.head++]);

    getchar();getchar();
    return 0;
}

乍一看，使用结构体不仅没有减小工作量，反而增加了！

这不是错觉，但如果增加题目复杂度，不断的有出队和入队操作呢？要不断的对head和tail进行操作，非常麻烦。

如果将queue队列单独表示，并对出队和入队操作进行封装，可以极大减小写代码的行数。（这种操作其实就是面向对象了，属于C++和JAVA语言的特征了）

有兴趣可以自己搜索下哈。