9 棧和佇列（3）

佇列（queue）是只允許在一端進行插入操作，而在另一端進行刪除操作的線性表。與棧相反，佇列是一種先進先出（first in first out, fifo）的線性表。與棧相同的是，佇列也是一種重要的線性結構，實現乙個佇列同樣需要順序表或鍊錶作為基礎。

我們的輸入緩衝區接受鍵盤的輸入就是按佇列的形式輸入和輸出的，不然的話就很容鬧出問題。例如有一天你突然心血來潮，用企鵝發了一句「you are my god」給你女朋友，表示她就是你的全部，但是輸入緩衝區在輸入god這個單詞的時候不用佇列這個結構而用棧的結構，就變成了「you are my dog」發出去了。。。。。。

佇列既可以用鍊錶實現，也可以用順序表實現。跟棧相反的是，棧一般我們用順序表來實現，而佇列我們常用鍊錶來實現，簡稱為鏈佇列。

typedef struct qnode  qnode, *queueprt;
typedef struct  linkqueue;

將隊頭指標指向鏈佇列的頭結點，而隊尾指標指向終端結點。（注：頭結點不是必要的，但為了方便操作，我們加上了。）如下圖所示

空佇列時，front和rear都指向頭結點。

建立乙個佇列要完成兩個任務：一是在記憶體中建立乙個頭結點，二是將佇列的頭指標和尾指標都指向這個生成的頭結點，因為此時是空佇列。

typedef struct qnode  qnode, *queueprt;
typedef struct  linkqueue;

入佇列的操作過程如下：

首先建立乙個結點，讓這個結點的位址為 p ；其次 e 1 的指標從指向 null(^)，轉為指向 e2 ；最後將rear(尾指標)指向 e2，然後刪除 p 指標。

具體的**為

insertqueue(linkqueue *q, elemtype e)

上述的**中，q->rear指的是尾結點，q->rear->next = p;就是將 e1 的指標指向 p；q->rear = p;是將指標直接向後移，移動到最後一位。

出佇列操作是將佇列中的第乙個元素移出，隊頭指標不發生改變，改變頭結點的next指標即可。出佇列的操作過程如下：

如果原佇列只有乙個元素，那麼我們就應該處理一下隊尾指標。

具體的**為

deletequeue(linkqueue *q, elemtype *e)

由於鏈佇列建立在記憶體的動態區，因此當乙個佇列不再有用時應當把它及時銷毀掉，以免過多地占用記憶體空間。

destroyqueue(linkqueue *q)
}

在上述的過程中，元素一直從頂部取出元素。

為什麼小甲魚上節課說佇列的實現上我們更願意用鏈式儲存結構來儲存？我們先按照應有的思路來考慮下如何構造佇列的順序儲存結構，然後發掘都遇到了什麼麻煩。我們假設乙個佇列有n個元素，則順序儲存的佇列需建立乙個大於n的儲存單元，並把佇列的所有元素儲存在陣列的前n個單元，陣列下標為0的一端則是隊頭，如下圖所示

入佇列操作其實就是在隊尾追加乙個元素，不需要任何移動，時間複雜度為o(1)。出佇列則不同，因為我們已經架設下標為0的位置是佇列的隊頭，因此每次出佇列操作所有元素都要向前移動。

在現實中也是如此，一群人在排隊買火車票，前邊的人買好了離開，後面的人就要全部向前一步補上空位。可是我們研究資料結構和演算法的乙個根本目的就是要想方設法提高我們的程式的效率，按剛才的方式，出佇列的時間複雜度是o(n)，效率大打折扣！如果我們不去限制隊頭一定要在下標為0的位置，那麼出佇列的操作就不需要移動全體元素。

但是這樣也會出現一些問題，例如按下邊的情形繼續入佇列，就會出現陣列越界的錯誤。

我們再想想，要解決假溢位的辦法就是如果後面滿了，就再從頭開始，也就是頭尾相接的迴圈。迴圈佇列它的容量是固定的，並且它的隊頭和隊尾指標都可以隨著元素入出佇列而發生改變，這樣迴圈佇列邏輯上就好像是乙個環形儲存空間。但要注意的是，在實際的記憶體當中，不可能有真正的環形儲存區，我們只是用順序表模擬出來的邏輯上的迴圈。

(rear+1) % queuesize
(front+1) % queuesize

首先定義乙個迴圈佇列

#define maxsize 100 typedef struct

初始化乙個迴圈佇列

initqueue(cyclequeue *q)

入佇列操作

insertqueue(cyclequeue *q, elemtype e)

出佇列操作

deletequeue(cyclequeue *q, elemtype *e)

9 棧和佇列（3）

棧和佇列 3順序佇列

第3章棧和佇列

Chapter 3 棧和佇列

9 棧和佇列（3）

棧和佇列 3順序佇列

第3章棧和佇列

Chapter 3 棧和佇列

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