數據結構(07)_隊列
阿新 • • 發佈:2018-06-22
MF city 技術分享 HR vpd oss RoCE 常用操作 cit 1. .隊列的概念和實現
1.1.隊列的概念
隊列是一種特殊的線性表,僅能在線性表的兩端進行操作。
- -隊頭(front)取出數據元素的一端;
- -隊尾(rear)插入數據元素的一端。
隊列的特性:
隊列的常用操作:
創建和銷毀;出隊和入隊;清空隊列;獲取隊首元素;獲取隊列長度
隊列聲明(接口):template < typename T > class Queue { public: virtual void enqueue(const T& e) = 0; virtual void dequeue() = 0; virtual T front() const = 0; virtual void clear() = 0; virtual int length() const = 0; };
1.2.StaticQueu
順序隊列的實現:
設計要點:
類模板,使用原生數組作為隊列 存儲空間,使用模板參數決定隊列的最大容量;template < typename T, int N > class StaticQueue : public Queue<T> { protected: T m_space[N]; int m_front; int m_rear; int m_length; public: StaticQueue() void enqueue(const T& e) void dequeue() T front() const void clear() int length() const int capacity() const };
註意事項:
StaticQueue實現要點:(循環計數法) 提高隊列操作的效率(本質上時循環隊列)
關鍵操作: - 入隊:m_rear = (m_rear + 1) % N;
- 出隊:m_front = (m_front + 1) % N;
隊列狀態: - 隊空:(m_length == 0) && (m_front == m_rear)
-
隊滿:(m_length == N) && (m_front == m_rear)
StaticQueue最終實現:template < typename T, int N > class StaticQueue : public Queue<T> { protected: T m_space[N]; int m_front; int m_rear; int m_length; public: StaticQueue() //O(1) { m_front = 0; m_rear = 0; m_length = 0; } void enqueue(const T& e) //O(1) { if(m_length < N) { m_space[m_rear] = e; m_rear = (m_rear + 1) % N; m_length++; } else { THROW_EXCEPTION(InvalidOperationException, "no space in current staticqueue..."); } } void dequeue() //O(1) { if(m_length > 0) { m_front = (m_front + 1) % N; m_length--; } else { THROW_EXCEPTION(InvalidOperationException, "no element in current staticqueue..."); } } T front() const //O(1) { if(m_length > 0) { return m_space[m_front]; } else { THROW_EXCEPTION(InvalidOperationException, "no element in current staticqueue..."); } } void clear() //O(1) { m_front = 0; m_rear = 0; m_length = 0; } int length() const //O(1) { return m_length; } int capacity() const //O(1) { return N; } bool is_empty() //O(1) { return (m_length == 0) && (m_front == m_rear); } bool is_full() //O(1) { return (m_length == N) && (m_front == m_rear); } };
2.鏈式隊列
2.1.LinkQueue
順序隊列的缺陷:當數據為類類型時,StaticQueue的對象在創建時,會多次調用元素類型的構造函數,影響效率。所以我們采用鏈式存儲結構來實現隊列。
設計要點:
1.類模板,繼承自抽象父類Queue;
2.在內部使用鏈式結構實現元素的存儲
3.只在鏈表的頭部和尾部進行操作。
LinkQueue聲明:template <typename T> class LinkQueue : public Queue<T> { protected: LinkList<T> m_list; public: LinkQueue(){} void enqueue(const T& e) //O(n) void dequeue() //O(1) T front() const //O(1) void clear() //O(n) int length() const //O(1) };
LinkQueue最終實現:
template <typename T> class LinkQueue : public Queue<T> { protected: LinkList<T> m_list; public: LinkQueue(){} void enqueue(const T& e) //O(n) { m_list.insert(e); } void dequeue() //O(1) { if(m_list.length() > 0) { m_list.remove(0); } else { THROW_EXCEPTION(InvalidOperationException, "no elemet in current LinkQueue..."); } } T front() const //O(1) { if(m_list.length() > 0) { return m_list.get(0); } else { THROW_EXCEPTION(InvalidOperationException, "no elemet in current LinkQueue..."); } } void clear() //O(n) { while (m_list.length() > 0) { m_list.remove(0); } } int length() const //O(1) { return m_list.length(); } };
LinkQueue中,入隊操作由於只能操作隊列的尾部(鏈表的最後位置),要進行遍歷操作,所以時間復雜度為O(n),可以使用雙向循環鏈表代替單鏈表來解決這個問題。
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