队列基础概念

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🍊自我介绍

Hello,大家好,我是小珑也要变强(也是小珑),我是易编程·终身成长社群的一名**"创始团队·嘉宾"** 和**"内容共创官"** ,现在我来为大家介绍一下有关物联网-嵌入式方面的内容。


🍊现实生活中的例子

当我们拨打联通、移动客服电话的时候,客服人员与客户相比总是在少数,在所有客服人员都占线的情况下,客户被要求等待,直到有某个客服人员空下来,才能让最先等待的客户接通电话。也就是说我们这里将所有打电话的客户进行了排队的操作。还有,过年的时候火车票非常的难买,一般去买火车站买票的时候,对会排着长长的队伍。这些都是我们常见的排队。我们数据结构中的队列,就是类似的结构。

🍊队列的介绍

概述

队列是一种先进先出(First In Fisr Out)的线性表,简称FIFO,允许在一端进行插入操作的叫做队尾,允许删除的一端称为队头。

假如队列的元素为a1,a2...an,那么如下图所示,a1就是队头元素an就是队尾元素。就像我们排队走地下通道,第一个进入的人肯定是第一个出来的人,这个就是我们所说的先进先出,如下图所示:

队列存储的问题

按照我们之前的学习规律,我们应该会学习队列的顺序存储和队列的链式存储。,下面我们先来看看队列的顺序存储。由于我们不知道究竟队列究竟存储多少个元素,因此我们一般定义一个比较大的数组来存储我们的数据。假如我们的一个队列有n个元素,一般下标为0的一般我们叫做队头,所谓的入队操作,就是在数组最后一个元素后,在追加一个新的元素。前面的元素不需要移动。如下图:

而根据我们队列的定义,我们队列的出队操作都是在队头,也就是在下标为0的位置出队。那也就是说,我们队列后面的元素相对来说都需要向前移动,以保持我们下标为0位置不为空。如下图所示:

**这样对于我们来说是不是效率太低呢?**若是我们把队头设置为可移动的,也就是说队头不需要一定在下标为0的位置,这样我们的效率不是大大的提高了吗?如下图:

&emspo既然我们的数据是尾入头出,那么我们就来定义两个变量来表示头和尾,一个叫做front表示我们的队头元素的下标,一个叫做rear表示我们队尾元素的下一个元素下标。

&emspo提问:为什么要rear要指向我们的队尾元素的下一个元素的下标,而不是直接指向我们的队尾元素的下标呢?
答案:表示队尾元素的下一个元素下标方便我们队空的操作。
我们看一下如果把rear指向最后一个元素的情况:

我们再看一下rear指向队尾元素下一个坐标的情况以及判空情况

顺序存储的问题

&emspo;假设长度是有int a[5]的数组,刚开始里面没有存放任何元素指向下标为0 的位置。

&emspoa1,a2,a3,a4开始入队,front依旧指向了0,rear则指向了4的位置。

&emspo出队a1,a2,则front指向下表为2的位置,rear不变。如下左图所示,然后再入队a5,此时front位置不变,rear的位置移动数组之外。我们看看是不是越界了?我们数组中只有3个元素竟然越界了???

&emsp这种现象叫做假溢出,但是,我们前面的0和1的位置是空的!为什么不让他们放到0和1的位置呢?

&emspo这个就是我们下面要说的循环队列的思想。

🍊循环队列

概述

&emsp<>b队列的这种首尾相连的顺序存储结构称之为循环队列。
操作

&emsp若是我们允许当数组后面的数据满了的时候,我们允许rear把数据塞到我们下标为0的状态,就如下图:

若是我们再入队a7的话,我们的rear和front不就重合了吗?如下图:

这种情况我们发现是rear = front,但是我们的队列是满的不是空的,这跟我们前面说的队列空的情况有冲突,那么该如何解决呢?
解决方法:

1、设置一个标志位以区分队列空还是满(用的很少

2、我们修改队列满的条件,保留一个元素的空间。也就是说,队列满的时候,我们是数组中还有一个空闲的单位!如下图:

队满的条件是"队列front指向了队尾rear的下一个位置上"

我们判断队列满的条件是:

front = (rear+1) % MAX

MAX是队列的长度

之所以不是front = rear +1,请看下图

如果front = rear+1的话,我们可以清楚地看到4+1=5,而不是等于0.

同样的情况我们可以得到front和rear的更新方法:

c 复制代码
front更新数据的方法:
	front = (front) % 5;
rear更新数据的方法:
	rear = (rear) % 5;

🍊小结

c 复制代码
队列空的判定条件:
front == rear

队列满的判定条件:
front = (rear+1) % MAX //MAX是队列的长度

front更新数据的方法:
	front = (front) % 5;
rear更新数据的方法:
	rear = (rear) % 5;
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