9.順序佇列、迴圈佇列、鏈佇列

阿新 • • 發佈：2020-06-29

/*
4.11 佇列的抽象資料型別
ADT 佇列（Queue）
Data
    同線性表。元素具有相同腐乳型別，相鄰元素具有前驅和後繼關係。
operation
    InitQueue(*Q)  //初始化操作，建立一個空佇列Q。
    DestoryQueue(*Q)   //若佇列Q存在，則銷燬它。
    ClearQueue(*Q)     //將佇列Q清空。
    QueueEmpty(Q)      //若佇列Q為空，返回true,否則返回false。
    GetHead(Q, *e)     //若佇列Q存在且非空，用e返回佇列Q的隊頭元素。
    EnQueue(*Q, e)      //若佇列Q存在，插入新元素e到佇列Q中併成為隊尾元素。
    DeQueue(*Q, *e)     //刪除佇列Q中隊頭元素，並用e返回其值。
    QueueLength(Q)      //返回佇列Q的元素個數
endADT
 
*/

/*
4.12 迴圈佇列
線性表有順序儲存和鏈式儲存，棧是線性表，所以有這兩種儲存方式。同樣，佇列作為一種特殊的線性表，
也同樣存在這兩種儲存方式。
*/
/*
4.12.1 佇列順序儲存結構的不足
    和順序線性儲存結構一致，定長，會溢位。
    隊頭為下標0的位置，隊尾為下標為1的位置，出隊時會移動元素，時間複雜度為O(n)
4.12.2 迴圈佇列
    迴圈佇列通過移動隊頭指標的位置，解決出隊元素前移時間複雜度為O(n);通過將隊尾指標迴圈，與隊頭指標
    實現閉合操作，充分利用佇列資料位；但是會存在資料溢位問題。
    所以我們直接來看佇列的鏈式儲存結構吧
4.13 佇列的鏈式儲存結構及實現
    佇列的鏈式儲存結構，其實就是線性表的單鏈表，只不過它只能尾進頭出而已，我們把它簡稱位鏈佇列。

 
*/

//鏈佇列的結構為：
/*QElemType型別根據實際情況而定，這裡假設為int*/
typedef int QElemType;
//結點結構
typedef struct QNode
{
    QElemType data;
    struct QNode *next;
} QNode, *QueuePtr;
//佇列的連結串列結構
typedef struct 
{
    //隊頭、隊尾指標
    QueuePtr front,rear;
} LinkQueue;


//4.13.1佇列的鏈式儲存結構--入隊操作
//插入元素e為Q的新的隊尾元素，需要結合配圖才能理解
Status EnQueue(LinkQueue *Q, QElemType e)
{
    QueuePtr s 
=(QueuePtr)malloc(sizeof(QNode));
    //儲存分配失敗
    if (!s)
        exit(OVERFLOW);
    s->data = e;
    s->next = NULL;
    //把擁有元素e新節點s賦值給原隊尾結點的後繼，Q->rear->next = s;
    Q->rear->next = s;
    //把當前的s設定為隊尾結點，rear指向s
    Q->rear = s;
    return OK;
}

//4.13.2 佇列的鏈式儲存結構--出棧操作
//若佇列不空，刪除Q的隊頭元素，用e返回其值，並返回OK，否則返回ERROR
Status DeQueue(LinkQueue *Q, QElemType *e)
{
    QueuePtr p;
    if (Q->front == Q->rear)
        return ERROR;
    //將欲刪除的隊頭結點暫存給p
    p = Q->front->next;
    //將欲刪除的隊頭結點的值賦給e
    *e = p->data;
    //將原隊頭結點後繼p->next賦值給頭節點後繼
    Q->front->next = p->next;
    //若隊頭是隊尾。則刪除後將rear指向頭結點
    if(Q->rear == p)
        Q->rear = Q->front;
    free(p);
    return OK;
}

/*
對於迴圈佇列與鏈佇列的比較，可以從兩方面來考慮，從時間上，其實它們的基本操作都是常數時間，即都為O(1),
不過迴圈佇列是事先申請好空間，使用期間不釋放，而對於鏈佇列，每次申請和釋放結點也會存在一些時間開銷，如果入隊
和出隊頻繁，則兩者還是有細微差異。對於空間上來說，迴圈佇列必須有一個固定的長度，所以就有了儲存元素個數和空間
浪費的問題。而鏈佇列不存在這個問題，儘管它需要一個指標域，會產生一些空間上的開銷，但也可以接受，所以在空間上，
鏈佇列更加靈活。
總的來說，在可以確定佇列長度最大值的情況下，建議用迴圈佇列，如果你無法預估佇列的長度時，則用鏈佇列。
*/