3.3 Очередь
Очередь – структура данных с двусторонним доступом, то есть в один конец структуры добавляются элементы, а с другого конца исключаются.
Очередь работает по принципу FIFO (First in – first out; первым пришел – первым ушел).
Структура данных очередь полностью аналогична обыденному пониманию этого слова. Когда человек занимает очередь в магазине, он становится в конец очереди, так и элемент, добавляемый в очередь, дописывается в ее конец. Когда приходит очередь брать товар, человек берет товар и уходит, так и при извлечении элемент берется из начала очереди.
Таким образом, для организации такой структуры используются две переменные: для указания начала и конца очереди.
Н
а
рисунке 3.7 изображена очередь, где
указатель QBegin
указывает на начало очереди, а указатель
QEnd
указывает на конец очереди.
Операции над очередями:
инициализация очереди – в очередь попадает первый элемент;
проверить на пустоту;
добавить элемент в конец;
взять элемент из начала.
П
ризнаком
пустоты очереди является QBegin=nil.
Это связано с тем, что элементы из очереди
берутся только из начала очереди.
Операция извлечения элемента из очереди
идентична удалению элемента из начала
списка. На рисунке 3.8 показана
последовательность действий при
добавлении элемента в конец очереди.
Исходная очередь (а) состоит из трех элементов. С помощью операции new создаем новый элемент (б) с указателем QNew, в поле данных (QNew->Data) которого записываем некоторое значение; указатель на следующий элемент (QNew->Next) устанавливаем в NULL, что является признаком того, что этот элемент станет последним.
После этого "перекидываем" указатели так, как показано на фрагментах (в) и (г).
Пример реализации и работы с очередью.
В данном примере реализованы основные операции работы с очередью, элементами которой могут быть целые числа. Операции по заполнению и выводу элементов очереди на экран реализованы в виде функций, которые затем вызываются в основной программе.
В примере широко используется механизм формальных параметров функций, где QB, QE – указатели на начало и конец очереди соответственно; х – значение для поля данных.
В главной функции программы объявлены идентификаторы QBegin и QEnd, которые и являются фактическими переменными-указателями на начало и конец очереди, именно они передаются в функции (если необходимо) при их вызове.
#include <iostream.h>
//предварительное описание структуры элемента очереди
struct Node;
//описание типа указателя на элемент очереди
typedef Node* PNode;
//структура элемента очереди
struct Node
{
int Data;
PNode Next;
};
//Инициализация очереди: создается первый элемент очереди
//(который также пока является и последним), на него
//устанавливаются указатели QE и QB
void Init(PNode& QB, PNode& QE, int x)
{
QE = new Node;
QE->Data = x;
QE->Next = NULL;
QB = QE;
}
//проверка очереди на пустоту
int Empty(PNode QB)
{
return (!QB);
}
//Добавление элемента в конец очереди (см. рисунок 3.8)
void Insert(PNode& QE, int x)
{
PNode p = new Node;
p->Data = x;
p->Next = NULL;
QE->Next = p;
QE = p;
}
//Удаление элемента из начала очереди
//(аналогично удалению из начала списка)
void Remove(PNode& QB, int& x)
{
if (Empty(QB))
cout<<"Очередь пуста!";
else
{
PNode p;
x = QB->Data;
p = QB;
QB = QB->Next;
delete p;
}
}
//заполнение очереди элементами
void InputQueue(PNode& QB, PNode& QE)
{
int Data;
cout<<"Введите элементы (0 - конец ввода): ";
cin>>Data;
Init(QB,QE,Data);
do
{
cin>>Data;
if (Data!=0)
Insert(QE,Data);
}
while (Data!=0);
}
//Извлечение элементов из очереди и вывод их на экран
void PrintQueue(PNode QB)
{
int Data;
cout<<"Очередь:\n";
while (!Empty(QB))
{
Remove(QB,Data);
cout<<Data<<' ';
}
cout<<endl;
}
void main()
{
//фактические указатели на начало и конец очереди
PNode QBegin, QEnd;
InputQueue(QBegin,QEnd);
PrintQueue(QBegin);
}