数据结构-队列的数组实现

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📜 数据结构-队列的数组实现

📅 最后修改于: 2020-10-15 00:57:02 🧑 作者: Mango

队列的数组表示

我们可以使用线性数组轻松表示队列。每个队列都有两个变量，即前和后。前后变量指向在队列中执行插入和删除操作的位置。最初，front和queue的值为-1，表示一个空队列。下图显示了包含5个元素以及相应的前后值的队列的数组表示形式。

上图显示了构成英语单词“ HELLO”的字符队列。由于到目前为止尚未在队列中执行删除操作，因此front的值保持为-1。但是，每次在队列中执行插入操作时，后方的值将增加一。将元素插入上图所示的队列后，该队列将如下所示。 Rear的值将变为5，而front的值保持不变。

删除元素后，front的值将从-1增加到0。但是，队列看起来像以下。

在队列中插入任何元素的算法

通过比较后方与最大值-1来检查队列是否已满。如果是，则返回溢出错误。

如果要将该项目作为列表中的第一个元素插入，则在这种情况下，将front和tail的值设置为0，然后将元素插入后端。

否则，请继续增加Rear的值，并将每个元素逐一插入，以Rear为索引。

算法

步骤1：如果REAR = MAX-1写入溢出转到步骤[IF结束]
步骤2：如果FRONT = -1且REAR = -1，则SET FRONT = REAR = 0 ELSE SET REAR = REAR +1 [IF结束]
步骤3：设置QUEUE [REAR] = NUM
步骤4：退出

C功能

void insert (int queue[], int max, int front, int rear, int item) 
{
    if (rear + 1 == max)
    {
        printf("overflow");
    }
    else
    {
        if(front == -1 && rear == -1)
        {
            front = 0;
            rear = 0;
        }
        else
        {
            rear = rear + 1; 
        }
        queue[rear]=item;
    }
}

从队列中删除元素的算法

如果front的值是-1或front的值大于Rear，则写下溢消息并退出。

否则，请继续增加front的值，并每次返回存储在队列前端的项目。

算法

第1步：如果FRONT = -1或FRONT> REAR写下流否则SET VAL = QUEUE [FRONT] SET FRONT = FRONT + 1 [IF结束]
步骤2：退出

C功能

int delete (int queue[], int max, int front, int rear)
{
    int y; 
    if (front == -1 || front > rear) 
 
    {
        printf("underflow");
    }
    else 
    {
        y = queue[front];
        if(front == rear)
        {
            front = rear = -1;
            else 
            front = front + 1; 
        
        }
        return y;
    }
}

菜单驱动程序，使用数组实现队列

#include 
#include
#define maxsize 5
void insert();
void delete();
void display();
int front = -1, rear = -1;
int queue[maxsize];
void main ()
{
    int choice; 
    while(choice != 4) 
    {    
        printf("\n*************************Main Menu*****************************\n");
        printf("\n=================================================================\n");
        printf("\n1.insert an element\n2.Delete an element\n3.Display the queue\n4.Exit\n");
        printf("\nEnter your choice ?");
        scanf("%d",&choice);
        switch(choice)
        {
            case 1:
            insert();
            break;
            case 2:
            delete();
            break;
            case 3:
            display();
            break;
            case 4:
            exit(0);
            break;
            default: 
            printf("\nEnter valid choice??\n");
        }
    }
}
void insert()
{
    int item;
    printf("\nEnter the element\n");
    scanf("\n%d",&item);    
    if(rear == maxsize-1)
    {
        printf("\nOVERFLOW\n");
        return;
    }
    if(front == -1 && rear == -1)
    {
        front = 0;
        rear = 0;
    }
    else 
    {
        rear = rear+1;
    }
    queue[rear] = item;
    printf("\nValue inserted ");
    
}
void delete()
{
    int item; 
    if (front == -1 || front > rear)
    {
        printf("\nUNDERFLOW\n");
        return;
            
    }
    else
    {
        item = queue[front];
        if(front == rear)
        {
            front = -1;
            rear = -1 ;
        }
        else 
        {
            front = front + 1;
        }
        printf("\nvalue deleted ");
    }
    
    
}
    
void display()
{
    int i;
    if(rear == -1)
    {
        printf("\nEmpty queue\n");
    }
    else
    {    printf("\nprinting values .....\n");
        for(i=front;i<=rear;i++)
        {
            printf("\n%d\n",queue[i]);
        }    
    }
}

输出：


*************Main Menu**************

==============================================

1.insert an element
2.Delete an element
3.Display the queue
4.Exit

Enter your choice ?1

Enter the element
123

Value inserted 

*************Main Menu**************

==============================================

1.insert an element
2.Delete an element
3.Display the queue
4.Exit

Enter your choice ?1

Enter the element
90

Value inserted 

*************Main Menu**************

===================================

1.insert an element
2.Delete an element
3.Display the queue
4.Exit

Enter your choice ?2

value deleted 

*************Main Menu**************
==============================================

1.insert an element
2.Delete an element
3.Display the queue
4.Exit

Enter your choice ?3

printing values .....

90

*************Main Menu**************

==============================================

1.insert an element
2.Delete an element
3.Display the queue
4.Exit

Enter your choice ?4

数组实现的缺点

尽管创建队列的技术很容易，但是使用此技术实现队列存在一些缺点。

内存浪费：用于存储队列元素的数组空间永远不能再用于存储该队列的元素，因为这些元素只能插入前端，并且front的值可能会很高，以至于，之前的所有空间都无法填补。

上图显示了如何在队列的数组表示中浪费内存空间。在上图中，显示了大小为10的具有3个元素的队列。 front变量的值为5，因此，我们不能在front位置之前将值重新插入到已删除元素的位置。数组的大量空间被浪费了，将来无法使用(用于此队列)。

确定数组大小

数组实现最常见的问题是需要提前声明的数组大小。由于可以根据问题在运行时扩展队列，因此数组大小的扩展是一个耗时的过程，并且由于发生了许多重新分配，因此几乎不可能在运行时执行。由于这个原因，我们可以声明足够大的数组，以便我们可以存储尽可能多的队列元素，但是此声明的主要问题是，大多数数组插槽(近一半)永远无法重用。它将再次导致内存浪费。