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3.4.3 顺序队列
队列有两种存储表示:顺序存储和链式存储。采用顺序存储结构的队列称为顺序队列,采用链式存储结构的队列称为链式队列。
1.顺序队列的表示与实现
顺序队列通常采用一维数组作为存储结构。同时,用两个指针分别指向数组中第一个元素和最后一个元素。其中,指向第一个元素的指针称为队头指针(front),指向最后一个元素的指针称为队尾指针(rear)。队列的表示如图3.22所示。
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图3.22 顺序队列
为了方便描述,我们约定:初始化时,队列为空,有front=rear=0,队头指针front和队尾指针rear都指向队列的第一个位置,如图3.23所示。
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图3.23 初始化时,顺序队列为空的情况
插入新元素时,队尾指针rear增1,在空队列中插入4个元素a,b,c,d之后,如图3.24所示。
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图3.24 顺序队列插入4个元素之后的情况
删除元素时,队头指针front增1。删除2个元素a,b之后,队头和队尾指针状态如图3.25所示。
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图3.25 顺序队列删除2个元素之后的情况
顺序队列的类型描述如下:
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假设Q是一个队列,若不考虑队满,则入队操作语句为Q.queue[rear++]=x;若不考虑队空,则出队操作语句为x=Q.queue[front++]。
说明:在队列中,队满指的是元素占据了队列中的所有存储空间,没有空闲的存储空间可以插入元素。队空指的是队列中没有一个元素,也称为空队列。
下面是顺序队列的实现算法(以下顺序队列的实现算法在“SeqQueue.h”文件中)。
(1)队列的初始化。
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(2)判断队列是否为空。
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(3)入队操作。
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(4)出队操作。
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2.顺序队列的“假溢出”
如果在图3.26所示的队列中插入3个元素j,k和l,然后删除2个元素a,b之后,就会出现如图3.27所示的情况,即队尾指针已经到达数组的末尾,如果继续插入元素m,队尾指针将越出数组的下界而造成“溢出”。从图3.27可以看出,这种“溢出”不是因为存储空间不够,而是经过多次插入和删除操作产生的,将这种“溢出”称为“假溢出”。
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图3.26 在插入元素j,k,l和删除元素a,b前
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图3.27 在顺序队列中插入j,k,l和删除a,b后的“假溢出”