优先级队列 - 技术栈

概述

优先级队列（Priority Queue）是一种抽象数据类型（ADT），类似于普通的队列，不同之处在于每个元素都有一个与之相关的优先级。在优先级队列中，元素的出队顺序不是按照它们被入队的顺序，而是根据它们的优先级来决定的。具有最高优先级的元素会最先被移除。

变化点

它的入队顺序没有变化，但是出队的顺序是根据优先级的高低来决定的。优先级高的优先出队。

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typedef int DataType; //队列中元素类型 
typedef struct _QNode { //结点结构 
int priority; //每个节点的优先级,9 最高优先级，0 最低优先级，优先级相同，取第一个节点 
DataType data; 
struct _QNode *next; 
}QNode;
typedef QNode * QueuePtr; 
typedef struct Queue 
{ 
int length; //队列的长度 
QueuePtr front; 
//队头指针 
QueuePtr rear; 
//队尾指针 
}LinkQueue;

源码实现

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#include <stdio.h> 
#include <assert.h> 
#include <Windows.h> 
#include <iostream> 
#include <iomanip> 
using namespace std; 
#define MaxSize 5 
//队列的最大容量 
typedef int DataType; 
//任务队列中元素类型 
typedef struct _QNode { //结点结构 
int priority; //每个节点的优先级,0 最低优先级，9 最高优先级，优先级相同，取第一个节点 
DataType data; 
struct _QNode *next; 
}QNode; 
typedef QNode * QueuePtr; 
typedef struct Queue 
{ 
Int length; //队列的长度 
QueuePtr front; //队头指针 
QueuePtr rear; //队尾指针 
}LinkQueue; 
//队列初始化，将队列初始化为空队列 
void InitQueue(LinkQueue *LQ) 
{ 
if(!LQ) return ; 
LQ->length = 0; 
LQ->front = LQ->rear = NULL; //把对头和队尾指针同时置 0 
} 
//判断队列为空 
int IsEmpty(LinkQueue *LQ) 
{ 
if(!LQ) return 0; 
if (LQ->front == NULL) 
{
return 1; 
} 
return 0; 
} 
//判断队列是否为满 
int IsFull(LinkQueue *LQ) 
{ 
if(!LQ) return 0; 
if (LQ->length == MaxSize) 
{ 
return 1; 
} 
return 0; 
} 
//入队,将元素 data 插入到队列 LQ 中 
int EnterQueue( LinkQueue *LQ,DataType data, int priority){ 
if(!LQ) return 0; 
if(IsFull(LQ)){ 
cout<<"无法插入元素 "<<data<<", 队列已满!"<<endl; 
return 0; 
} 
QNode *qNode = new QNode; 
qNode->data = data; 
qNode->priority = priority; 
qNode->next = NULL; 
if(IsEmpty(LQ)){//空队列 
LQ->front = LQ->rear = qNode; 
}else { 
LQ->rear->next =qNode;//在队尾插入节点 qNode 
LQ->rear = qNode; //队尾指向新插入的节点 
} 
LQ->length++; 
return 1; 
} 
//出队，遍历队列，找到队列中优先级最高的元素 data 出队 
int DeleteQueue(LinkQueue *LQ, DataType *data){ 
QNode **prev = NULL, *prev_node=NULL;//保存当前已选举的最高优先级节点上一个节点的指针地址。 
QNode *last = NULL, *tmp = NULL; 
if(!LQ || IsEmpty(LQ)){ 
cout<<"队列为空！"<<endl; 
return 0; 
} 
if(!data) return 0; //prev 指向队头 front 指针的地址 
prev = &(LQ->front); 
printf("第一个节点的优先级: %d\n", (*prev)->priority); 
last = LQ->front; 
tmp = last->next; 
while(tmp){ 
if(tmp->priority >(*prev)->priority){ 
Printf("抓到个更大优先级的节点[priority: %d]\n", 
tmp->priority); 
prev = &(last->next); 
prev_node= last; 
} 
last=tmp; 
tmp=tmp->next; 
} 
*data = (*prev)->data; 
tmp = *prev; 
*prev = (*prev)->next; 
delete tmp; 
LQ->length--;//接下来存在 2 种情况需要分别对待 
//1.删除的是首节点,而且队列长度为零 
if(LQ->length==0){ 
LQ->rear=NULL; 
} 
//2.删除的是尾部节点 
if(prev_node&&prev_node->next==NULL){ 
LQ->rear=prev_node; 
} 
return 1; 
}
//打印队列中的各元素 
void PrintQueue(LinkQueue *LQ) 
{ 
QueuePtr tmp; 
if(!LQ) return ; 
if(LQ->front==NULL){ 
cout<<"队列为空！"; 
return ; 
} 
tmp = LQ->front; 
while(tmp) 
{ 
cout<<setw(4)<<tmp->data<<"["<<tmp->priority<<"]"; 
tmp = tmp->next; 
} 
cout<<endl; 
} 
//获取队首元素，不出队 
int GetHead(LinkQueue *LQ,DataType *data) 
{ 
if (!LQ || IsEmpty(LQ)) 
{ 
cout<<"队列为空!"<<endl; 
return 0; 
} 
if(!data) return 0; 
*data = LQ->front->data; 
return 1; 
} 
//清空队列 
void ClearQueue(LinkQueue *LQ) 
{ 
if(!LQ) return ; 
while(LQ->front){ 
QueuePtr tmp = LQ->front->next; 
delete LQ->front; 
LQ->front = tmp; 
}
LQ->front = LQ->rear = NULL; 
LQ->length = 0; 
} 
//获取队列中元素的个数 
int getLength(LinkQueue* LQ){ 
if(!LQ) return 0; 
return LQ->length; 
} 
int main() 
{ 
LinkQueue *LQ = new LinkQueue; 
DataType data = -1; 
//初始化队列 
InitQueue(LQ); 
//入队 
for(int i=0; i<5; i++){ 
EnterQueue(LQ, i+10, i); 
} 
//打印队列中的元素 
printf("队列中的元素(总共%d 个)：", getLength(LQ)); 
PrintQueue(LQ); 
cout<<endl; 
//出队 
for(int i=0; i<5; i++){ 
if(DeleteQueue(LQ, &data)){ 
cout<<"出队的元素是："<<data<<endl; 
}else { 
cout<<"出队失败！"<<endl; 
} 
} 
//打印队列中的元素 
printf("出队五个元素后，队列中剩下的元素[%d]：\n", getLength(LQ)); 
PrintQueue(LQ); 
cout<<endl; 
ClearQueue(LQ); 
cout<<"清空队列!\n"; 
PrintQueue(LQ); 
//清理资源 
delete LQ; 
system("pause"); 
return 0; 
}