В этом руководстве вы узнаете, что такое очередь. Также вы найдете реализацию очереди на C, C ++, Java и Python.
Очередь - это полезная структура данных в программировании. Это похоже на очередь за билетами за пределами кинозала, где первый человек, попадающий в очередь, становится первым, кто получает билет.
Очередь следует правилу «первым пришел - первым ушел» (FIFO): элемент, который идет первым, является элементом, который выходит первым.
FIFO-представление очереди
На изображении выше, поскольку 1 хранился в очереди перед 2, он также первым удаляется из очереди. Он следует правилу FIFO .
В программировании терминов, помещая элементы в очереди называют Епдиеим , и удалением элементов из очереди называется Dequeue .
Мы можем реализовать очередь на любом языке программирования, таком как C, C ++, Java, Python или C #, но спецификация почти такая же.
Основные операции с очередью
Очередь - это объект (абстрактная структура данных - ADT), который позволяет выполнять следующие операции:
- Enqueue : добавить элемент в конец очереди
- Dequeue : удалить элемент из начала очереди.
- IsEmpty : проверьте, пуста ли очередь
- IsFull : проверьте, заполнена ли очередь
- Peek : получить значение передней части очереди, не удаляя ее
Работа очереди
Операции с очередями работают следующим образом:
- два указателя FRONT и REAR
- FRONT отслеживает первый элемент очереди
- REAR отслеживает последний элемент очереди
- изначально установите значение FRONT и REAR на -1
Операция постановки в очередь
- проверьте, заполнена ли очередь
- для первого элемента установите значение FRONT на 0
- увеличить индекс REAR на 1
- добавить новый элемент в позицию, указанную REAR
Удаление из очереди
- проверьте, пуста ли очередь
- вернуть значение, указанное FRONT
- увеличить индекс FRONT на 1
- для последнего элемента сбросьте значения FRONT и REAR на -1
Операции постановки и удаления из очереди
Реализации очередей в Python, Java, C и C ++
Обычно мы используем массивы для реализации очередей в Java и C / ++. В случае с Python мы используем списки.
Python Java C C ++ # Queue implementation in Python class Queue: def __init__(self): self.queue = () # Add an element def enqueue(self, item): self.queue.append(item) # Remove an element def dequeue(self): if len(self.queue) < 1: return None return self.queue.pop(0) # Display the queue def display(self): print(self.queue) def size(self): return len(self.queue) q = Queue() q.enqueue(1) q.enqueue(2) q.enqueue(3) q.enqueue(4) q.enqueue(5) q.display() q.dequeue() print("After removing an element") q.display()
// Queue implementation in Java public class Queue ( int SIZE = 5; int items() = new int(SIZE); int front, rear; Queue() ( front = -1; rear = -1; ) boolean isFull() ( if (front == 0 && rear == SIZE - 1) ( return true; ) return false; ) boolean isEmpty() ( if (front == -1) return true; else return false; ) void enQueue(int element) ( if (isFull()) ( System.out.println("Queue is full"); ) else ( if (front == -1) front = 0; rear++; items(rear) = element; System.out.println("Inserted " + element); ) ) int deQueue() ( int element; if (isEmpty()) ( System.out.println("Queue is empty"); return (-1); ) else ( element = items(front); if (front>= rear) ( front = -1; rear = -1; ) /* Q has only one element, so we reset the queue after deleting it. */ else ( front++; ) System.out.println("Deleted -> " + element); return (element); ) ) void display() ( /* Function to display elements of Queue */ int i; if (isEmpty()) ( System.out.println("Empty Queue"); ) else ( System.out.println("Front index-> " + front); System.out.println("Items -> "); for (i = front; i " + rear); ) ) public static void main(String() args) ( Queue q = new Queue(); // deQueue is not possible on empty queue q.deQueue(); // enQueue 5 elements q.enQueue(1); q.enQueue(2); q.enQueue(3); q.enQueue(4); q.enQueue(5); // 6th element can't be added to because the queue is full q.enQueue(6); q.display(); // deQueue removes element entered first i.e. 1 q.deQueue(); // Now we have just 4 elements q.display(); ) )
// Queue implementation in C #include #define SIZE 5 void enQueue(int); void deQueue(); void display(); int items(SIZE), front = -1, rear = -1; int main() ( //deQueue is not possible on empty queue deQueue(); //enQueue 5 elements enQueue(1); enQueue(2); enQueue(3); enQueue(4); enQueue(5); // 6th element can't be added to because the queue is full enQueue(6); display(); //deQueue removes element entered first i.e. 1 deQueue(); //Now we have just 4 elements display(); return 0; ) void enQueue(int value) ( if (rear == SIZE - 1) printf("Queue is Full!!"); else ( if (front == -1) front = 0; rear++; items(rear) = value; printf("Inserted -> %d", value); ) ) void deQueue() ( if (front == -1) printf("Queue is Empty!!"); else ( printf("Deleted : %d", items(front)); front++; if (front> rear) front = rear = -1; ) ) // Function to print the queue void display() ( if (rear == -1) printf("Queue is Empty!!!"); else ( int i; printf("Queue elements are:"); for (i = front; i <= rear; i++) printf("%d ", items(i)); ) printf(""); )
// Queue implementation in C++ #include #define SIZE 5 using namespace std; class Queue ( private: int items(SIZE), front, rear; public: Queue() ( front = -1; rear = -1; ) bool isFull() ( if (front == 0 && rear == SIZE - 1) ( return true; ) return false; ) bool isEmpty() ( if (front == -1) return true; else return false; ) void enQueue(int element) ( if (isFull()) ( cout << "Queue is full"; ) else ( if (front == -1) front = 0; rear++; items(rear) = element; cout << endl << "Inserted " << element << endl; ) ) int deQueue() ( int element; if (isEmpty()) ( cout << "Queue is empty" <= rear) ( front = -1; rear = -1; ) /* Q has only one element, so we reset the queue after deleting it. */ else ( front++; ) cout << endl < " << element << endl; return (element); ) ) void display() ( /* Function to display elements of Queue */ int i; if (isEmpty()) ( cout << endl << "Empty Queue" << endl; ) else ( cout << endl < " << front; cout << endl < "; for (i = front; i <= rear; i++) cout << items(i) << " "; cout << endl < " << rear << endl; ) ) ); int main() ( Queue q; //deQueue is not possible on empty queue q.deQueue(); //enQueue 5 elements q.enQueue(1); q.enQueue(2); q.enQueue(3); q.enQueue(4); q.enQueue(5); // 6th element can't be added to because the queue is full q.enQueue(6); q.display(); //deQueue removes element entered first i.e. 1 q.deQueue(); //Now we have just 4 elements q.display(); return 0; )
Ограничения очереди
Как вы можете видеть на изображении ниже, после небольшого добавления и удаления размер очереди был уменьшен.
Ограничение очереди
И мы можем добавлять только индексы 0 и 1 только при сбросе очереди (когда все элементы удалены из очереди).
После того, как REAR достигнет последнего индекса, если мы можем хранить дополнительные элементы в пустых местах (0 и 1), мы можем использовать пустые места. Это реализуется с помощью модифицированной очереди, называемой кольцевой очередью.
Анализ сложности
Сложность операций постановки и удаления из очереди с использованием массива составляет O(1).
Приложения очереди
- Планирование ЦП, планирование дисков
- Когда данные передаются между двумя процессами асинхронно, для синхронизации используется очередь. Например: буферы ввода-вывода, каналы, файловый ввод-вывод и т. Д.
- Обработка прерываний в системах реального времени.
- Телефонные системы центра обработки вызовов используют очереди, чтобы удерживать людей, звонящих им, в порядке.
Рекомендуемая литература
- Типы очереди
- Круговая очередь
- Структура данных Deque
- Приоритетная очередь
