队列的定义:
队列(Queue)是只允许在一端进行插入,而在另一端进行删除的运算受限的线性表。
(1)允许删除的一端称为队头(Front)。
(2)允许插入的一端称为队尾(Rear)。
(3)当队列中没有元素时称为空队列。
(4)队列亦称作先进先出(First In First Out)的线性表,简称为FIFO表。
队列的修改是依先进先出的原则进行的。新来的成员总是加入队尾,每次离开的成员总是队列头上的(不允许中途离队)。
队列的存储结构及实现
队列的顺序存储结构
(1) 顺序队列的定义:
队列的顺序存储结构称为顺序队列,顺序队列实际上是运算受限的顺序表。
(2)顺序队列的表示:
和顺序表一样,顺序队列利用内存中一段连续的存储空间来存放当前队列中的元素。
由于队列的队头和队尾的位置是变化的,设置两个指针front和rear分别指示队头元素和队尾元素,它们的初值在队列初始化时均应置为0。
(3)顺序队列的基本操作
入队时:将新元素插入rear所指的位置的后一位。
出队时:删去front所指的元素,然后将front加1并返回被删元素。
(4)顺序表的溢出现象
①“下溢”现象
当队列为空时,做出队运算产生的溢出现象。“下溢”是正常现象,常用作程序控制转移的条件。
② "真上溢"现象
当队列满时,做进栈运算产生空间溢出的现象。“真上溢”是一种出错状态,应设法避免。
③ "假上溢"现象
由于入队和出队操作中,头尾指针只增加不减小,致使被删元素的空间永远无法重新利用。当队列中实际的元素个数远远小于内存中本分配的空间时,也可能由于尾指针已超越向量空间的上界而不能做入队操作。该现象称为"假上溢"现象。如下图
如上图所示,这种头尾相接的顺序存储结构称为循环队列(circular queue)。
循环队列中需要注意的几个重要问题:
①队空的判定条件,队空的条件是front=rear;
②队满的判定条件,(rear+1)%QueueSize=front。QueueSize为队列初始空间大小。
循环队列的java实现代码
[java] view plain copy
二 :链表实现
1. package study_02.datastructure.queue;
2.
3. /**
4. * 循环队列
5. * @author WWX
6. */
7. public class CirQueue<E> {
8. //对象数组,队列最多存储a.length-1个对象
9. E[] a;
10. //默认初始化大小
11. private static final int DEFAULT_SIZE=10;
12. //对首下标
13. int front;
14. //队尾下标
15. int rear;
16.
17. public CirQueue(){
18. this(DEFAULT_SIZE);
19. }
20. /**
21. * 初始化指定长度的队列
22. * @param size
23. */
24. @SuppressWarnings("unchecked")
25. public CirQueue(int size){
26. new Object[size]);
27. 0;
28. 0;
29. }
30.
31. /**
32. * 将一个对象追加到队列尾部
33. * @param obj
34. * @return 队列满时返回false,否则返回true
35. * @author WWX
36. */
37. public boolean enqueue(E obj){
38. if((rear+1)%a.length==front){
39. return false;
40. else{
41. a[rear]=obj;
42. 1)%a.length;
43. return true;
44. }
45. }
46.
47. /**
48. * 队列头部出队
49. * @return
50. * @author WWX
51. */
52. public E dequeue(){
53. if(rear==front)
54. return null;
55. else{
56. E obj =a[front];
57. 1)%a.length;
58. return obj;
59. }
60. }
61.
62. /**
63. * 队列长度
64. * @return
65. * @author WWX
66. */
67. public int size(){
68. return (rear-front)&(a.length-1);
69. }
70. //队列长度(另一种方法)
71. public int length(){
72. if(rear>front){
73. return rear-front;
74. else
75. return a.length-1;
76. }
77.
78. /**
79. * 判断是否为空
80. * @return
81. * @author WWX
82. */
83. public boolean isEmpty(){
84. return rear==front;
85. }
86.
87.
88.
89. public static void main(String[] args) {
90. new CirQueue<String>(4);
91. "1");
92. "2");
93. "3");
94. "size="+queue.size());
95. int size=queue.size();
96. "*******出栈操作*******");
97. for(int i=0; i<size;i++){
98. " ");
99. }
100.
101. }
102.
103. }
在上一篇博文中通过java实现了队列的连续存储,下面来讨论队列的链式存储,即链队列。
链队列的定义:
队列的链式存储结构简称为链队列。它是限制仅在表头删除和表尾插入的单链表。
链队列的数据存储形式:
[java] view plain copy
1. package study_02.datastructure.queue;
2.
3.
4. /**
5. * 链队列
6. * @author WWX
7. */
8. public class LinkQueue<T> {
9.
10. //链的数据结构
11. private class Node{
12. public T data;
13. public Node next;
14. //无参构造函数
15. public Node(){}
16.
17. public Node(T data,Node next){
18. this.data=data;
19. this.next=next;
20. }
21. }
22. //队列头指针
23. private Node front;
24. //队列尾指针
25. private Node rear;
26. //队列长度
27. private int size=0;
28.
29. public LinkQueue(){
30. new Node(null,null);
31. null;
32. front=rear=n;
33. }
34.
35. /**
36. * 队列入队算法
37. * @param data
38. * @author WWX
39. */
40. public void enqueue(T data){
41. //创建一个节点
42. new Node(data,null);
43. //将队尾指针指向新加入的节点,将s节点插入队尾
44. rear.next=s;
45. rear=s;
46. size++;
47. }
48.
49. /**
50. * 队列出队算法
51. * @return
52. * @author WWX
53. */
54. public T dequeue(){
55. if(rear==front){
56. try {
57. throw new Exception("堆栈为空");
58. catch (Exception e) {
59. e.printStackTrace();
60. }
61. return null;
62. else{
63. //暂存队头元素
64. Node p=front.next;
65. T x=p.data;
66. //将队头元素所在节点摘链
67. front.next=p.next;
68. //判断出队列长度是否为1
69. if(p.next==null)
70. rear=front;
71. //删除节点
72. null;
73. size--;
74. return x;
75. }
76. }
77.
78. /**
79. * 队列长队
80. * @return
81. * @author WWX
82. */
83. public int size(){
84. return size;
85. }
86.
87. /**
88. * 判断队列是否为空
89. * @return
90. * @author WWX
91. */
92. public boolean isEmpty(){
93. return size==0;
94.
95. }
96.
97.
98. public String toString() {
99. if(isEmpty()){
100. return "[]";
101. else{
102. new StringBuilder("[");
103. for(Node current=front.next;current!=null;current=current.next){
104. ", ");
105. }
106. int len = sb.length();
107. return sb.delete(len - 2, len).append("]").toString();
108. }
109. }
110.
111. //测试
112. public static void main(String[] args) {
113. new LinkQueue<Integer>();
114. 1);
115. 2);
116. 3);
117. 4);
118. 5);
119. 6);
120. System.out.println(queue);
121. "出队:"+queue.dequeue());
122. "队列长度="+queue.size());
123. System.out.println(queue);
124. "出队:"+queue.dequeue());
125. "队列长度="+queue.size());
126. System.out.println(queue);
127. "出队:"+queue.dequeue());
128. "队列长度="+queue.size());
129. System.out.println(queue);
130. }
131. }
输出结果:
[1, 2, 3, 4, 5, 6]
出队:1
队列长度=5
[2, 3, 4, 5, 6]
出队:2
队列长度=4
[3, 4, 5, 6]
出队:3
队列长度=3
[4, 5, 6]