DS003.3 队列(3)

typedef int ElemType; struct QueueNode{ ElemType data; QueueNode *next; }; struct ListQueue { QueueNode *front; QueueNode *rear; int count; };
4
front
count
rear
4
red
Data Structure
green
blue
red
^
6
Chapter 3: Stack & Queue
CreateQueue
front ? count rear ? front count rear ^
?
Create
^
0
Enqueue
front ^ count rear ^ front count rear
队头
队尾
[0] [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] [9] [10][11][12] [13][14][15]
Data Structure Chapter 3: Stack & Queue 10
循环队列
折叠成循环队列 队头 队尾
[0]
[1]
[2]
[3]
[4]
[5]
[6]
[7] [8]
[9] [10] [11] [12] [13] [14] [15]
数组第一 个元素
数组最后 一个元素
队尾 队头
Data Structure Chapter 3: Stack & Queue 11
循环队列的队空、队满
[6] [6]
队空 队长＝1 队长＝2 队长＝N
front=rear 队空？ 队满？
0
Enqueue
1
red
Data Structure Chapter 3: Stack & Queue
red
^
7
data next
入队与出队
front count rear front count rear
1
Enqueue
2
red
^
blue
red
data next
blue ^
data next
data next
E
20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 5 5 6 6 3 4 5 6 6 6 7 2 3 4 5 6 7 7 8 1 8 5 3 3 1 7 7 7 7 5 4 1 8 8 8 8 8 8 5 2 8 8 13 14 14 14 17 18 18 19 19 20 23 24 24 24 25 26 27 28 30 31 36
red
front
green
front
取队头
blue
rear
Data Structure
red green red
front
Queue front
Chapter 3: Stack & Queue
blue
rear
green
red
front
5
链队的设计
节点 头节点 链队
data
next front count rear
第三章 堆栈与队列 (II)
西安电子科技大学·理学院 hjTang@
两种操作受限的线性表
堆栈(FILO)
插入、删除、获取元素只能从线性表的一端进行
允许！ 允许！
队列(FIFO)
禁止！ 禁止！
禁止！ 禁止！
插入只能从线性表的一端进行 删除、获取元素的值只能从线性表另一端进行
Data Structure Chapter 3: Stack & Queue 4
队列的三种操作
入队(enqueue)
green
rear
blue blue
rear
red
front
Enqueue
green
red
front
出队(dequeue)
blue
rear
red Dequeue blue
rear
green
[6]
front rear
[9] [3]
front rear
[6] [0] [9] [3]
队空
front == rear
[6]
[0]
队满
(rear +1)(% N) == front rear+1 == front (% N)
Data Structure
[9]
[3]
rear
[0]
front
13
Chapter 3: Stack & Queue
pre -1 0 0 0 2 2 2 4 4 5 7 7 7 8 9 9 11 11 13 13
0 S 1 3 2 5 4 6 9 15 14 21 23 30 38 10 11 16 7 12 17 8 39 31 24 32 13 18 25 33 20 19 26 34 27 35 36 40 E 37 22 29 28
Data Structure
Chapter 3: Stack & Queue
17
开始
算法
N
结束 打印“无路径” 打印“无路径”
入口点入队 队不空？ 队不空？ curPos＝出队 ＝ 方向dir = 0 方向 dir<8？ ？ nextPos = cur的 的 第dir个方向的相邻点 个方向的相邻点 nextPos有效？ 有效？ 有效
打印 输出路径” “输出路径”
不能采用 循环队列！ 循环队列！
curPos=队尾 队尾
打印curPos 打印
N
pre==-1？ ？
Y
dir++
curPos=Q[pre] 更新pre 更新
N
可达 未访问
nextPos入队 入队
nextPos==出口 出口? 出口 Data Structure
Y
结束
Chapter 3: Stack & Queue
插入禁止 删除允许 读取允许 禁止！
Data Structure Chapter 3: Stack & Queue
插入允许 删除禁止
禁止！ 禁止！
2
队头(front) 队尾(rear) 队长 空队 入队(enqueue) 出队(dequeue) 取队头(front)
Data Structure
出队列
队列应用举例
求迷宫的最短路径：现要求设计一个算法找 一条从迷宫入口到出口的最短路径 基本思想：
从迷宫入口点（1,1）出发，向四周搜索，记下 所有一步能到达的坐标点；然后依次 依次再从这些点 依次 出发，再记下所有一步能到达的坐标点，…，依 此类推，直到到达迷宫的出口点(m,n)为止，然后 从出口点沿搜索路径回溯 回溯直至入口。这样就找到 回溯 了一条迷宫的最短路径，否则迷宫无路径。
入队列
队头
队尾
Chapter 3: Stack & Queue
3
队列上进行的基本操作
⑴ 队列初始化：Init_Queue(q) 初始条件： 队q不存在。 操作结果： 构造了一个空队。 ⑵ 入队操作： En_Queue(q,x), 初始条件： 队q存在。 q x 操作结果： 对已存在的队列q，插入一个元素x到队尾，队发生变化。 ⑶ 出队操作： De_Queue(q,x) 初始条件: 队q存在且非空 操作结果： 删除队首元素，并返回其值，队发生变化。 ⑷ 读队头元素：Front_Queue(q,x) 初始条件: 队q存在且非空 操作结果： 读队头元素，并返回其值，队不变； ⑸ 判队空操作：Empty_Queue(q) 初始条件： 队q存在 操作结果： 若q为空队则返回为1，否则返回为0。
data next
blue
Chapter 3: Stack & Queue
red
data next
blue ^
data next
9
顺序队列
队头 队尾
[0] [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] [9] [10][11][12] [13][14][15]
队头
队尾
[0] [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] [9] [10][11][12] [13][14][15]
队长的计算
队列长度
rear-front (rear-front)%N (rear-front+N)%N
Error rear
[6]
[9]
[3]
OK
front
[6]
[0]
front
[3]
[9]
[0] Data Structure Chapter 3: Stack & Queue
rear
14
#define MAXQSIZE 100 #define Status int #define TRUE 1 #define FALSE 0 typedef int QElemType; struct SqQueue { QElemType base[MAXQSIZE]; int front, rear; }; void InitQueue(SqQueue *q){ q->front = q->rear = 0; } Status QueueFull(SqQueue *q){ return ((q->rear+1)%MAXQSIZE == q->front); } Status QueueEmpty(SqQueue *q){ return (q->front == q->rear); } int QueueLength(SqQueue *q){ return (q->rear - q->front + MAXQSIZE)%MAXQSIZE; } Status EnQueue(SqQueue *q, QElemType e){ if (QueueFull(q)) return FALSE; else { q->base[q->rear] = e; q->rear = (q->rear+1)%MAXQSIZE; return TRUE; } } Status DeQueue(SqQueue *q, QElemType *e){ if (QueueEmpty(q)) return FALSE; else { *e = q->base[q->front]; q->front = (q->front+1)%MAXQSIZE; return TRUE; } }