15.3. Структура данных очередь
Очередь – упорядоченный набор данных (структура данных), в котором в отличие от стека извлечение данных происходит из начала цепочки, а добавление данных – в конец этой цепочки.
Очередь также называют структурой данных, организованной по принципу FIFO (First In, First Out) – первый вошел (первый созданный элемент очереди), первый вышел.
В языке Си работа с очередью, как и со стеком, реализуется при помощи структур, указателей на структуры и операций динамического выделения и освобождения памяти.
Пример очереди – некоторый механизм обслуживания, который может выполнять заказы только последовательно один за другим. Если при поступлении нового заказа данное устройство свободно, оно немедленно приступит к выполнению этого заказа, если же оно выполняет какой-то ранее полученный заказ, то новый заказ поступает в конец очереди из других ранее пришедших заказов. Когда устройство освобождается, оно приступает к выполнению заказа из начала очереди, т.е. этот заказ удаляется из очереди и первым в ней становится следующий за ним заказ.
Заказы, как правило, поступают нерегулярно и очередь то увеличивается, то укорачивается и даже может оказаться пустой.
При работе с очередью обычно помимо текущего указателя используют еще два указателя, первый указатель устанавливается на начало очереди, а второй – на ее конец.
Шаблон элемента структуры, информационной частью которого является целое число, может иметь следующий вид:
struct Spis {
int info;
Spis *Next;
};
При организации очереди обычно используют два указателя
Spis*begin, *end;
где begin и end– указатели на начало и конец очереди соответственно, т.е. при создании очереди мы организуем структуру данных следующего вида:
каждый элемент которой имеет информационную infо и адресную Next (A1, A2, ...) части.
Основные операции с очередью следующие:
– формирование очереди;
– добавление нового элемента в конец очереди;
– удаление элемента из начала очереди.
15.3.1. Формирование очереди
Формирование очереди состоит из двух этапов: создание первого элемента, добавление нового элемента в конец очереди.
Создание первого элемента очереди
Этот этап заключается в создании первого элемента, для которого адресная часть должна быть нулевой (NULL). Для этого нужно:
1) ввести информацию для первого элемента (целое число i);
2) захватить память, используя текущий указатель:
t = (Spis*) malloc(sizeof(Spis)); или t = new Spis;
в результате формируется конкретный адрес (А1) для первого элемента;
3) сформировать информационную часть:
t -> info = i; (обозначим i1 )
4) в адресную часть занести NULL:
t -> Next = NULL;
5) указателям на начало и конец очереди присвоить значение t:
begin = end = t;
На этом этапе получим следующее:
Добавление элемента в очередь
Рассмотрим алгоритм добавления только для второго элемента.
1. Ввод информации для текущего (второго) элемента – значение i .
2. Захватываем память под текущий элемент:
t = (Spis*) malloc (sizeof(Spis)); или t = new Spis;
3. Формируем информационную часть (обозначим i2):
t -> info = i;
4. В адресную часть созданного элемента (текущего) заносим NULL, т.к. этот элемент становится последним:
t -> Next = NULL;
5. Элемент добавляется в конец очереди, поэтому в адресную часть бывшего последнего элемента end заносим адрес созданного:
end -> Next = t;
бывший последний элемент становится предпоследним.
6. Переставляем указатель последнего элемента на добавленный:
end = t;
В результате получим
Для добавления в очередь любого количества элементов организуется цикл, включающий пункты 1– 6 рассмотренного алгоритма. Завершение цикла реализуется в зависимости от поставленной задачи.
Обобщим рассмотренные этапы, тогда функция формирования очереди из данных объявленного типа с добавлением новых элементов в конец может иметь следующий вид:
void Create(Spis **begin, Spis **end) {
Spis *t = (Spis*) malloc(sizeof(Spis));
printf(“\n Input Info ”);
scanf(“%d”, &t -> info);
t -> Next = NULL;
if(*begin == NULL) // Формирование первого элемента
*begin = *end = t;
else {
(*end) -> Next = t; // Добавление в конец
*end = t;
}
}
Участок программы с обращением к функции Createдля добавление необходимого количества элементов в очередь может иметь следующий вид:
Spis *begin = NULL, *end;
int repeat = 1;
while(repeat) { //repeat=1 – продолжение ввода данных
Create(&begin, &end);
printf(“ Stop - 0 ”); // repeat=0 – конец ввода данных
scanf(“%d”, &repeat);
}