LAB05+队列的操作及应用
队列研究的原理和应用
队列研究的原理和应用1. 队列的基本概念队列是一种常见的数据结构，它遵循先进先出（FIFO）的原则。
在队列中，元素按照先后顺序加入队列，而只有最早加入的元素可以被访问和移除。
队列有两个基本操作，即入队（enqueue）和出队（dequeue）。
2. 队列的原理队列可以采用链表或数组来实现。
链表实现的队列使用指针相连的节点来存储元素，每个节点有一个指向下一个节点的指针和一个存储数据的元素。
数组实现的队列则使用连续的存储空间来存储元素，通过两个指针front和rear分别指向队首和队尾。
2.1 队列的入队操作入队操作将元素添加到队尾。
在链表实现中，只需创建一个新节点，并将其插入到队尾节点的后面。
在数组实现中，将元素存储到rear指针所在位置，并将rear指针后移一位。
2.2 队列的出队操作出队操作将队首元素移除。
在链表实现中，只需将队首节点的next指针指向下一个节点，并将原队首节点删除。
在数组实现中，将队首元素移除，并将front指针后移一位。
2.3 队列的空判断和满判断队列是否为空可以通过判断front和rear指针是否相等来进行判断。
如果相等，则队列为空。
队列是否满可以通过判断rear指针的位置是否达到队列的大小来进行判断。
如果rear指针超过了队列的大小，则队列为满。
3. 队列的应用队列在计算机科学和日常生活中有广泛的应用，以下是一些常见的应用场景：3.1 线程池在多线程编程中，线程池用于管理线程的执行顺序。
线程池维护一个固定数量的线程，任务被加入到队列中，每个线程从队列中获取任务并执行。
通过队列来存储任务，可以确保任务按照添加的顺序执行。
3.2 消息队列消息队列用于在分布式系统中传递消息。
生产者将消息发送到消息队列，消费者从消息队列中获取消息并进行处理。
通过消息队列，可以实现不同服务之间的解耦和异步处理。
3.3 操作系统调度在操作系统中，调度算法决定了进程的执行顺序。
队列被用来存储等待执行的进程，根据调度算法的策略，从队列中选择下一个执行的进程。
队列的实现及应用的实验原理是
队列的实现及应用的实验原理1. 实验目的本实验旨在通过分析队列的基本原理和应用，学习队列的实现方法及其在实际问题中的应用。
2. 队列的基本原理队列是一种先进先出（First-In-First-Out，FIFO）的数据结构，可以用线性表来实现。
队列有两个基本操作，即入队和出队。
2.1 入队操作入队操作是将一个元素添加到队列的末尾。
在队列中，新元素永远被追加到尾部。
如果队列已满，则无法执行入队操作。
2.2 出队操作出队操作是将队列首部的元素删除并返回。
在队列中，只有队首的元素才能被删除并返回。
如果队列为空，则无法执行出队操作。
3. 队列的实现方法队列可以通过数组或链表来实现。
下面分别介绍这两种实现方法。
3.1 数组实现数组实现队列时，需要定义两个指针，分别指向队首和队尾。
入队操作将元素添加到队尾，出队操作将队首元素删除并返回。
需要注意的是，当队尾指针到达数组末尾时，需要将队尾指针移到数组的起始位置。
优点•数组实现的队列在空间利用上比较高效。
•入队和出队操作的时间复杂度均为O(1)。
缺点•数组实现的队列在动态调整大小时比较困难。
•如果队列中存在大量删除操作，会导致存储空间的浪费。
3.2 链表实现链表实现队列时，可以使用单向链表或双向链表。
入队操作在链表尾部插入新的节点，出队操作删除链表头部节点。
优点•链表实现的队列在动态调整大小时比较灵活。
•链表实现的队列可以实现任意长度的队列。
缺点•链表实现的队列在空间利用上比较低效。
•入队和出队操作的时间复杂度均为O(1)。
4. 队列的应用队列在实际问题中有广泛的应用，下面介绍几个常见的应用场景。
4.1 任务调度队列可以用来实现任务调度，例如操作系统中的进程调度、网络中的消息调度等。
任务按照加入队列的顺序进行处理，保证了公平性和顺序性。
4.2 网络通信队列可以用来实现网络通信中的消息队列，用于存储待发送的消息和接收到的消息。
发送方将消息加入队列，接收方从队列中读取消息。
LAB05 队列的操作及应用
p = p->nextarc;
>adjveቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ].cData);
Visited[p->adjvex]=1; printf(" %c //Visit Function
",ag.vertices[p-
//push stack pStack (LinkNode*)malloc(sizeof(LinkNode)); if(!pStack) return; 立不成功 pStack->parc = p; pStack->next = Stack->next; Stack->next = pStack; //push over } } //pop stack temp = Stack->next; Stack->next = temp->next; p = temp->parc->nextarc; free(temp); //pop over
6． 程序的调试与计算结果的分析
得到最佳方案。
k++; if (vx[p].sheep!=vx[q].sheep) k++; if (vx[p].vegetable!=vx[q].vegetable ) k++; if (vx[p].farmer!=vx[q].farmer&&k<=1) { return (1); } else return (0); } void create_graph() { // 创建图 int i, j, f, w, s, v; vnum=0; for (f = 0; f <=1; f++) for (w = 0; w <=1; w++) for (s = 0; s<=1; s++) for (v = 0; v <= 1; v++) if (safe(f, w, s, v)==1) { vx[vnum].farmer=f; vx[vnum].wolf=w; vx[vnum].sheep=s; vx[vnum].vegetable=v; vnum++; } for (i = 0; i < vnum; i++) for (j=0; j<vnum; j++) if (connected(i, j)==1) { matrix[i][j]=1; } else matrix[i][j]=0; return; } void print_path(int u, int v) { // 输出方法 int k=u; while (k!=v) { printf("%d %d %d %d\n", vx[k].farmer,vx[k].wolf,vx[k].sheep, vx[k].vegetable); k=path[k]; } printf("%d %d %d %d\n", vx[k].farmer, vx[k].wolf, vx[k].sheep, vx[k].vegetable); } void dfs_path(int u, int v) { int j; visited[u]=1; for (j = 0; j < vnum; j++) if (matrix[u][j]==1 && visited[j]==0 && visited[v]==0) { path[u]=j; dfs_path(j, v); } }
队列实验报告
队列实验报告队列实验报告引言：队列是一种常见的数据结构，它按照先进先出（FIFO）的原则管理数据。
在计算机科学中，队列被广泛应用于各种算法和数据处理任务中。
本实验旨在通过实际操作和观察，深入了解队列的特性和应用。
实验目的：1. 理解队列的基本概念和特性；2. 学会使用队列进行数据处理；3. 掌握队列在实际问题中的应用。
实验步骤：1. 队列的创建和初始化：首先，我们需要创建一个队列并进行初始化。
队列可以使用数组或链表来实现。
在本实验中，我们选择使用链表实现队列。
通过定义一个队列类，我们可以创建一个空队列，并为其设置头节点和尾节点。
2. 入队操作：入队操作是将元素添加到队列的末尾。
我们可以通过调用队列类的入队方法，在尾节点后插入新的节点。
在插入操作之前，我们需要判断队列是否为空。
如果队列为空，新节点将成为头节点和尾节点；如果队列不为空，新节点将链接到当前尾节点的后面，并成为新的尾节点。
3. 出队操作：出队操作是将队列中的第一个元素移除，并返回该元素的值。
我们可以通过调用队列类的出队方法，将头节点的下一个节点作为新的头节点，并返回旧的头节点的值。
在出队操作之前，我们同样需要判断队列是否为空。
如果队列为空，则无法进行出队操作。
4. 遍历队列：为了观察队列中的元素，我们可以使用遍历操作。
通过遍历队列，我们可以依次访问每个节点，并输出节点的值。
在遍历过程中，我们需要从头节点开始，依次访问每个节点的下一个节点，直到尾节点为止。
实验结果：通过上述实验步骤，我们可以得到以下结果：1. 队列的创建和初始化成功；2. 入队操作能够将元素添加到队列的末尾；3. 出队操作能够将队列中的第一个元素移除，并返回该元素的值；4. 遍历操作能够依次输出队列中的每个元素。
实验应用：队列在实际问题中有着广泛的应用。
以下是一些典型的应用场景：1. 消息队列：在分布式系统中，消息队列被用于异步通信和解耦。
生产者可以将消息发送到队列，而消费者可以从队列中获取消息并进行处理。
队列的建立及应用实验原理
队列的建立及应用实验原理1. 队列的概念队列是一种常见的数据结构，它按照先进先出（FIFO）的原则对元素进行操作。
在队列中，新元素总是从一端（称为队尾）添加，而从另一端（称为队头）删除，类似于现实生活中排队等候的场景。
2. 队列的基本操作队列的基本操作包括入队和出队操作。
其中，入队操作将一个元素插入到队列的队尾，出队操作将队头的元素移除。
队列的典型实现方式有两种：数组和链表。
2.1 数组实现队列1. 初始化一个空队列，包括设置队列的容量和队头、队尾指针。
2. 入队操作：- 判断队列是否已满，如果已满，则无法插入新元素；- 否则，将新元素插入到队尾，并更新队尾指针。
3. 出队操作：- 判断队列是否为空，如果为空，则无法执行出队操作；- 否则，将队头元素移除，并更新队头指针。
2.2 链表实现队列1. 初始化一个空队列，包括设置队头、队尾指针。
2. 入队操作：- 创建一个新的节点，并将新元素赋值给节点的值域；- 将新节点插入到链表的尾部，并更新队尾指针。
3. 出队操作：- 判断队列是否为空，如果为空，则无法执行出队操作；- 否则，移除链表头部的节点，并更新队头指针。
3. 队列的应用实验原理队列的应用非常广泛，在实际编程中常常用到。
以下是一些常见应用实验原理的列举：3.1 队列在多线程编程中的应用•多线程编程中，常常需要使用队列来实现线程间的同步与通信。
一个线程可以将数据放入队列中，另一个线程从队列中取出数据，从而实现线程间的数据传递。
•具体应用场景有消息队列、任务队列等。
3.2 队列在网络编程中的应用•在网络编程中，队列常用来处理客户端请求，将请求加入到队列中并进行排队。
这样可以保证请求按照先后顺序进行处理，避免数据混乱。
•具体应用场景有请求队列、消息队列等。
3.3 队列在操作系统中的应用•在操作系统中，队列被广泛应用于进程调度和页面置换等场景。
操作系统使用队列来管理进程的执行顺序，以及内存中页面的置换算法。
队列的操作实验报告
队列的操作实验报告队列的操作实验报告一、实验目的本次实验旨在通过对队列的操作，加深学生对队列数据结构的理解，掌握队列的基本操作方法。
二、实验原理队列是一种先进先出（First In First Out，FIFO）的线性数据结构。
它可以用数组或链表来实现。
在队列中，新元素插入到队尾，已有元素从队头删除。
因此，队列具有以下几个特点：1. 只允许在一端插入元素，在另一端删除元素。
2. 插入和删除元素时分别称为入队和出队。
3. 入队操作在队尾进行，出队操作在对头进行。
三、实验内容本次实验主要涉及以下几个方面：1. 队列的初始化：初始化一个空的循环队列。
2. 入队操作：将一个元素插入到循环队列中。
3. 出队操作：从循环队列中删除一个元素，并返回该元素值。
4. 判断循环队列是否为空：如果循环对了为空，则返回 true；否则返回 false。
5. 判断循环对了是否已满：如果循环对了已满，则返回 true；否则返回 false。
四、实验步骤1. 队列的初始化首先需要定义一个结构体来表示循环队列，包括以下几个成员变量：```ctypedef struct {int *base; // 队列的基地址int front; // 队头指针int rear; // 队尾指针int size; // 队列长度} Queue;```然后定义一个初始化函数，用来初始化一个空的循环队列：```cvoid initQueue(Queue *queue, int size) {queue->base = (int *) malloc(sizeof(int) * size);queue->front = queue->rear = 0;queue->size = size;}```2. 入队操作入队操作比较简单，只需要将元素插入到队尾即可。
如果队列已满，则无法插入元素。
```cbool enQueue(Queue *queue, int value) {if (isFull(queue)) {return false;}queue->base[queue->rear] = value;queue->rear = (queue->rear + 1) % queue->size;return true;}```3. 出队操作出队操作也比较简单，只需要从队头删除一个元素，并返回该元素值。
lab5_Active_HDL
IC设计实验实验五、Active HDL调试、仿真Verilog HDL实验目的：熟悉Active HDL仿真软件的使用，初步掌握利用Verilog HDL设计数字系统的基本步骤。
实验内容和步骤：一、创建工程与编译1、创建工程File-New-Workspace，创建一个空的工程。
将新的工程命名为tutorial，并指定保存路径。
务必保证Add New Design to Workspace设置有效，点OK，启动设计向导New Design Wizard。
2、选中Create an empty design，Next。
3、为设计指定综合、器件类型、编程语言等其它信息，本实验设置如下，Next。
4、打开创建源文件窗口，design name取为tutorial_Verilog，设计路径等接受Active的默认设置。
点下一步，向导最后一步，点完成。
5、现在，你可以看到设计浏览器（Design Browser）里有上面创建的设计tutorial_Verilog了。
在设计浏览器中展开tutorial_Verilog，双击Add New Files,启动向导，点击Verilog Source Code图标，文件名cnt_10b,确定。
（cnt_10b的代码后面给出）。
在HDL Editor输入cnt_10b Verilog代码.6、编译你的源代码，有语法错误即改正之。
右键点击设计浏览器的cnt_10b.v，选Compile，如下图。
编译结果出现在下面的控制台串口，现在你的编译结果应该如下：倘若你没有发现控制台（Console），点击菜单栏的Console图标。
注意现在你的设计浏览器应该包含编译后模块。
二、仿真代码编译完成没有语法错误后，可以利用Active HDL的波形编辑器（Waveform Editor）做功能仿真。
1、设置顶层模块(Top-Level)。
由于上面的例子只有一个module，故已经是Top－Level了。
队列的应用实验报告
一、实验目的1. 理解队列的基本概念和特性，包括先进先出（FIFO）原则。
2. 掌握队列的基本操作，如初始化、入队、出队、判空、判满等。
3. 熟悉队列在实际问题中的应用，如操作系统中的进程调度、任务队列管理等。
4. 通过编程实现队列的应用，验证队列在实际问题中的有效性。
二、实验环境1. 编程语言：Python2. 开发工具：PyCharm3. 操作系统：Windows 10三、实验内容1. 队列的基本操作- 初始化队列：创建一个空队列，并设置队头指针（front）和队尾指针（rear）。
- 入队：将元素添加到队列的队尾。
- 出队：从队列的队头删除元素。
- 判空：判断队列是否为空。
- 判满：判断队列是否已满。
2. 队列的应用- 操作系统中的进程调度：使用队列模拟进程调度，将进程按照到达时间顺序入队，并根据CPU调度的策略进行出队。
- 任务队列管理：使用队列管理任务，将任务按照优先级或到达时间顺序入队，并根据任务处理的需要进行出队。
3. 编程实现- 使用Python实现队列的基本操作。
- 使用队列模拟操作系统中的进程调度。
- 使用队列管理任务队列。
四、实验步骤1. 队列的基本操作```pythonclass Queue:def __init__(self, capacity):self.capacity = capacityself.queue = [None] capacityself.front = 0self.rear = -1self.size = 0def is_empty(self):return self.size == 0def is_full(self):return self.size == self.capacitydef enqueue(self, item):if self.is_full():print("队列已满")returnself.rear = (self.rear + 1) % self.capacity self.queue[self.rear] = itemself.size += 1def dequeue(self):if self.is_empty():print("队列已空")return Noneitem = self.queue[self.front]self.front = (self.front + 1) % self.capacity self.size -= 1return itemdef peek(self):if self.is_empty():print("队列已空")return Nonereturn self.queue[self.front]```2. 操作系统中的进程调度```pythondef process_scheduling(queue):while not queue.is_empty():process = queue.dequeue()print(f"进程 {process} 正在执行")# 模拟进程执行time.sleep(1)```3. 任务队列管理```pythondef task_management(queue):while not queue.is_empty():task = queue.dequeue()print(f"任务 {task} 正在执行")# 模拟任务执行time.sleep(1)```五、实验结果与分析1. 队列的基本操作通过实验，验证了队列的基本操作的正确性，包括入队、出队、判空、判满等。
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Lab05．队列的操作及应用【实验目的和要求】1．掌握队列的顺序表示和链表表示下的基本操作；2．深入理解深度优先搜索和广度优先搜索的思想并能正确描述其算法；3．会应用广度优先搜索算法解决较复杂的问题。
【实验内容】1．编写一个C源程序，其中包含顺序表示的空队列的创建、判断队列是否为空、进队、出队、取队列头部元素等操作。
2．编写一个C源程序，其中包含链表表示的空队列的创建、判断队列是否为空、进队、出队、取队列头部元素等操作。
3. 简述深度优先搜索和广度优先搜索的思想，并给出具体的算法步骤。
4．应用广度优先搜索算法求解农夫过河问题。
【实验仪器与软件】1．CPU主频在1GHz以上，内存在512Mb以上的PC；2．VC6.0，Word 2003及以上版本。
实验讲评：实验成绩：评阅教师：2012 年月日Lab05．队列的操作及应用一、顺序表示的队列基本操作1．顺序表示的队列操作基本源程序#include <stdio.h>#include <stdlib.h>typedef int DataType;#define MAXNUM 100/*队列中最大元素个数*/struct SeqQueue{/*顺序队列类型定义*/int f,r;DataType*q;};/*为了算法设计上的方便：f指出实际队头元素所在的位置，r 指出实际队尾元素所在位置的下一个位置。
*/typedef struct SeqQueue*PSeqQueue;/*顺序队列类型的指针类型*/创建空队列PSeqQueue createEmptyQueue_seq(int m) {PSeqQueue paqu;paqu= (PSeqQueue)malloc(sizeof(struct SeqQueue));if (paqu!=NULL) {paqu->f = NULL;paqu->r = NULL;else printf("Out of space!! \n");return paqu;}判断队列是否为空int isEmptyQueue_seq( PSeqQueue paqu ){return (paqu->f == NULL);}进队运算void enQueue_seq( PSeqQueue paqu, DataType x ) { /* 在队尾插入元素x */if( (paqu->r + 1) % MAXNUM == paqu->f )printf( "Full queue.\n" );else { paqu->q[paqu->r] = x;paqu->r = (paqu->r + 1) % MAXNUM;}}出队运算void deQueue_seq( PSeqQueue paqu ) {/* 删除队列头部元素*/if( paqu->f == paqu->r )printf( "Empty Queue.\n" ); else paqu->f = (paqu->f + 1) % MAXNUM;取队列头部元素运算DataType frontQueue_seq( PSeqQueue paqu ) {if( paqu->f == paqu->r )printf( "Empty Queue.\n" );else return (paqu->q[paqu->f]);}int main() //主函数{PSeqQueue pp;int n,m;printf("\n please input the values(<100) of n = ");scanf("%d", &n);printf(" please input the values of m = ");scanf("%d", &m);pp =createEmptyQueue_seq(n); // 创建顺序表示的空队列}二、链表表示的队列基本操作1．链表表示的队列基本操作源程序#include <stdio.h>#include <stdlib.h>typedef int DataType;structNode;typedef struct Node*PNode;struct Node{/*结点结构*/DataType info;PNode link;};struct LinkQueue{/*链接队列类型定义*/PNode f;/*头指针*/PNode r;/*尾指针*/};typedef struct LinkQueue *PLinkQueue;/*链接队列类型的指针类型*/创建链接表示的空队列PLinkQueue createEmptyQueue_link( int m ) { PLinkQueue plqu;plqu= (PLinkQueue)malloc(sizeof(struct LinkQueue)); if (plqu!=NULL) {plqu->f = NULL;plqu->r = NULL;}else printf("Out of space!! \n");return plqu;}判断队列是否为空int isEmptyQueue_link( PLinkQueue plqu ) {return (plqu->f == NULL);}进队运算void enQueue_link( PLinkQueue plqu, Datatype x) {PNode p;p = (PNode )malloc( sizeof( struct Node ) ); /*申请新结点空间*/ if ( p == NULL )printf("Out of space!"); /*申请新结点失败*/else{ p->info = x;p->link = NULL; /*填写新结点信息*/if (plqu->f == NULL) plqu->f = p; /*插入前是空队列*/else plqu->r->link = p; /*将新结点插入*/plqu->r = p; /*修改队尾指针*/}}出队运算void deQueue_link( PLinkQueueplqu) {PNodep;if( plqu->f == NULL ) printf( "Empty queue.\n " );/*队列已空*/else { p = plqu->f;plqu->f = p ->link; /*修改队头指针*/free(p); /*释放已经删除结点空间*/}}取队列头部元素运算Datatype frontQueue_link( PLinkQueue plqu ) {if( plqu->f == NULL ) printf( "Empty queue.\n " );/*队列已空*/else return (plqu->f->info);}int main() //主函数{PLinkQueue pp;int n,m;printf("\n please input the values(<100) of n = ");scanf("%d", &n);printf(" please input the values of m = ");scanf("%d", &m);pp =createEmptyQueue_link(n); // 创建顺序表示的空队列}三、深度优先搜索的思想及算法1．深度优先搜索的思想深度优先搜索所遵循的搜索策略是尽可能“深”地搜索树。
在深度优先搜索中，对于当前发现的结点，如果它还存在以此结点为起点而未探测到的边，就沿此边继续搜索下去，若当结点的所有边都己被探寻过．将回溯到当前结点的父结点，继续上述的搜索过程直到所有结点都被探寻为止。
深度优先搜索在树的遍历中也称作树的先序遍历。
对于树而言，深度优先搜索的思路可以描述为：(1)将根结点置为出发结点。
(2)访问该出发结点．(3)依次将出发结点的子结点置为新的出发结点．进行深度优先遍历(执行(2))。
(4)退回上一层的出发结点。
2．深度优先搜索算法PROCEDURE dfs_try(i);FOR i:=1 to maxr DOBEGINIF 子结点mr 符合条件THENBEGIN产生的子结点mr入栈；IF 子结点mr是目标结点THEN 输出ELSE dfs_try(i+1);栈顶元素出栈;END;END;四、广度优先搜索的思想及算法1．广度优先搜索的思想从初始结点开始，应用算符生成第一层结点，检查目标结点是否在这些后继结点中，若没有，再用产生式规则将所有第一层的结点逐一扩展，得到第二层结点，并逐一检查第二层结点中是否包含目标结点。
若没有，再用算符逐一扩展第二层所有结点……，如此依次扩展，直到发现目标结点为止。
2．广度优先搜索算法list[1]:=source; {加入初始结点，list为待扩展结点的表}head:=0; {队首指针}foot:=1; {队尾指针}REPEAThead:=head+1;FOR x:=1 to 规则数DOBEGIN根据规则产生新结点nw;IF not_appear(nw,list) THEN {若新结点队列中不存在，则加到队尾}BEGINfoot:=foot+1;list[foot]:=nw;list[foot].father:=head;IF list[foot]=目标结点THEN 输出；END；END；UNTIL head>foot; {队列为空表明再无结点可扩展}五、农夫过河问题求解1．农夫过河问题一个农夫带着一只狼、一只羊和一棵白菜，身处河的南岸。
他要把这些东西全部运到北岸。
2．问题需求分析他面前只有一条小船，船小到只能容下他和一件物品，另外只有农夫能撑船。
另外，因为狼能吃羊，而羊爱吃白菜，所以农夫不能留下羊和白菜或者狼和羊单独在河的一边，自己离开。
请问农夫该采取什么方案才能将所有的东西运过河呢？3．抽象数据类型设计求解这个问题的最简单的方法是一步一步进行试探，每一步都搜索所有可能的选择，对前一步合适的选择再考虑下一步的各种方案。