算法的系列文章中,之前咱们已经聊过了「 数组和链表 」、「 堆栈 」,今天咱们再来继续看看「 队列 」这种数据结构。「 队列 」和「 堆栈 」比较类似,都属于线性表数据结构,并且都在操作上受到一定规则约束,都是非常常用的数据类型,咱们掌握得再熟练也不为过。
一、「 队列 」是什么?
队列(queue)是一种先进先出的、操作受限的线性表。
队列这种数据结构非常容易理解,就像我们平时去超市买东西,在收银台结账的时候需要排队,先去排队的就先结账出去,排在后面的就后结账,有其他人再要过来结账,必须排在队尾不能在队中间插队。
「 队列 」数据结构就是这样的,先进入队列的先出去,后进入队列的后出去。必须从队尾插入新元素,队列中的元素只能从队首出,这也就是「 队列 」操作受限制的地方了。
与堆栈类似,队列既可以用 「 数组 」 来实现,也可以用 「 链表 」 来实现。
下面主要介绍一下目前用的比较多的几种「 队列 」类型:
顺序队列链式队列循环队列优先队列
下面来依次了解一下:
用数组实现的队列,叫做顺序队列:
用数组实现的思路是这样的:初始化一个长度为n的数组,创建2个变量指针front和rear,front用来标识队头的下标,而rear用来标识队尾的下标。因为队列总是从对头取元素,从队尾插入数据。因此我们在操作这个队列的时候通过移动front和rear这两个指针的指向即可。初始化的时候front和rear都指向第0个位置。
当有元素需要入队的时候,首先判断一下队列是否已经满了,通过rear与n的大小比较可以进行判断,如果相等则说明队列已满(队尾没有空间了),不能再插入了。如果不相等则允许插入,将新元素赋值到数组中rear指向的位置,然后rear指针递增加一(即向后移动了一位),不停的往队列中插入元素,rear不停的移动,如图:
当队列装满的时候,则是如下情况:
当需要做出队操作时,首先要判断队列是否为空,如果front指针和rear指针指向同一个位置(即front==rear)则说明队列是空的,无法做出队操作。如果队列不为空,则可以进行出队操作,将front指针所指向的元素出队,然后front指针递增加一(即向后移动了一位),加入上图的队列出队了2个元素:
所以对于数组实现的队列而言,需要用2