• 数据结构之队列


    一、队列的介绍

    队列(Queue),是一种线性存储结构。它有以下几个特点:

    1、队列中数据是按照”先进先出(FIFO, First-In-First-Out)”方式进出队列的。
    2、队列只允许在”队首”进行删除操作,而在”队尾”进行插入操作。 队列通常包括的两种操作:入队列 和 出队列。

    1. 队列的示意图

    这里写图片描述

    队列中有10,20,30共3个数据。

    2. 出队列

    这里写图片描述

    出队列前:队首是10,队尾是30。
    出队列后:出队列(队首)之后。队首是20,队尾是30。

    3. 入队列

    这里写图片描述

    入队列前:队首是20,队尾是30。
    入队列后:40入队列(队尾)之后。队首是20,队尾是40。

    二、队列的实现

    实现1:数组实现
    实现2:链表实现

    数组实现完整代码:

        //头文件
    #ifndef QUEUE_H
    #define QUEUE_H
    
    class Queue
    {
    public:
        Queue();
        ~Queue();
    
        void EnQueue(int x);
        int DeQueue();
        int GetSize(){  return (tail + MAXSIZE - head) % MAXSIZE; }
        int GetHead();
        int GetTail();
        bool Empty(){ return (head == tail) ? 1 : 0; }
        bool Full(){ return (head == tail + 1) ? 1 : 0; }
        void Display();
    
    private:
        int *Data;
        const int MAXSIZE=50;
        int head;
        int tail;
    
    };
    
    #endif // !QUEUE_H
    
    
    //实现文件
    #include "queue.h"
    #include <iostream>
    
    Queue::Queue()
    {
        Data = new int[MAXSIZE];
        head = 1;
        tail = 1;
    }
    
    Queue::~Queue()
    {
        while (!Empty())
            DeQueue();
    
        delete []Data;
    }
    
    void Queue::EnQueue(int x)
    {
        if (Full())
            std::cout << "队列已满!" << std::endl;
        else
        {
    
            if (tail == MAXSIZE)
            {
                tail = 1;
                Data[tail] = x;
            }
            else
                Data[tail++] = x;
        }
    
    }
    
    
    int Queue::DeQueue()
    {
        if (Empty())
            std::cout << "队列已空!" << std::endl;
        else
        {
            int x = Data[head]; 
            if (head == MAXSIZE)
                head = 1;
            else
                head++;
            return x;
        }
    }
    
    int Queue::GetHead()
    {
        if (Empty())
            std::cout << "队列已空!" << std::endl;
        else
            return Data[head];
    }
    
    int Queue::GetTail()
    {
        if (Empty())
            std::cout << "队列已空!" << std::endl;
        else
            return Data[tail - 1];
    }
    
    void Queue::Display()
    {
        if (Empty())
            std::cout << "队列已空!" << std::endl;
        else
        {
            int hd = head;
            while (hd != tail)
            {
                if (hd == MAXSIZE)
                    hd = 1;
                std::cout << Data[hd++] << " ";
            }
    
        }
    }
    
    
    //测试文件
    
    #include <iostream>
    #include "queue.h"
    
    using namespace std;
    
    int main()
    {
        Queue queue;
    
        cout << "队列中元素数目:";
        cout << queue.GetSize() << endl;
    
        for (int i = 0; i < 30; ++i)
            queue.EnQueue(i);
    
        cout << "队列中元素数目:";
        cout << queue.GetSize() << endl;
    
        for (int i = 0; i < 5; ++i)
        cout << "删除元素:" << queue.DeQueue() << endl;
    
        cout << "队列头元素:";
        cout << queue.GetHead() << endl;
    
        cout << "队列尾元素:";
        cout << queue.GetTail()<< endl;
    
        cout << "队列中元素数目:";
        cout << queue.GetSize() << endl;
    
        for (int i = 0; i < 22; ++i)
            queue.EnQueue(i);
    
        cout << "队列中元素:";
        queue.Display();
        cout << endl;
    
        cout << "队列头元素:";
        cout << queue.GetHead() << endl;
    
        cout << "队列尾元素:";
        cout << queue.GetTail() << endl;
    
        cout << "队列中元素数目:";
        cout << queue.GetSize() << endl;
    
    
        system("pause");
    
        return 0;
    }

    链表实现完整代码:

    //头文件
    
    #ifndef LINKQUEUE_H
    #define LINKQUEUE_H
    #include <iostream>
    
    struct Node
    {
        int data;
        Node *next;
    };
    
    class LinkQueue
    {
    public:
        LinkQueue();
        ~LinkQueue();
        void EnQueue(int x);
        int DeQueue();
        void Display();
        bool Empty(){ return (tail == head) ? 1 : 0; }
    
    private:
        Node *head; //head指向无用的头结点, head->pNext才是指向队首元素, tail指向队尾元素
        Node *tail;
    };
    
    
    #endif // !LINKQUEUE_H
    
    
    //实现文件
    
    #include "linkqueue.h"
    
    LinkQueue::LinkQueue()
    {
        head = tail = new Node;
        tail->next = NULL;
    }
    
    LinkQueue::~LinkQueue()
    {
        while (Empty())
            DeQueue();
    
        delete head;
    }
    
    void LinkQueue::EnQueue(int x)
    {
        Node *n = new Node;
    
        n->data = x;
        n->next = NULL;
    
        tail->next = n; //将n挂到队列尾部 
        tail = n; //为指针后移
    }
    
    int LinkQueue::DeQueue()
    {
        if (Empty())
            std::cout << "队列为空!" << std::endl;
        else
        {
            Node *temp = head->next;
            head->next = temp->next;
            int x = temp->data;
    
            delete temp;
    
    
            if (head->next == NULL)
                tail = head;
    
            return x;
        }
    
    }
    
    void LinkQueue::Display()
    {
        if (Empty())
            std::cout << "队列为空!" << std::endl;
        else
        {
            Node *node = head->next;
            std::cout << "队列中的元素是:";
    
            while (node != tail->next)
            {
                std::cout << node->data << " ";
                node = node->next;
            }
            delete node;
        }
    
    }
    
    
    //测试文件
    
    #include "linkqueue.h"
    
    using namespace std;
    
    int main()
    {
        LinkQueue lq;
    
        for (int i = 0; i < 20; ++i)
            lq.EnQueue(i);
    
        lq.Display();
        cout << endl;
    
        for (int i = 0; i < 5; ++i)
            lq.DeQueue();
    
        lq.Display();
        cout << endl;
    
        system("pause");
        return 0;
    }
    

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