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2023-08-22 13:50:12 +08:00
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「队列 queue」是一种遵循先入先出规则的线性数据结构。顾名思义队列模拟了排队现象即新来的人不断加入队列的尾部而位于队列头部的人逐个离开。
图所示,我们将队列的头部称为“队首”,尾部称为“队尾”,将把元素加入队尾的操作称为“入队”,删除队首元素的操作称为“出队”。
如图 5-4 所示,我们将队列的头部称为“队首”,尾部称为“队尾”,将把元素加入队尾的操作称为“入队”,删除队首元素的操作称为“出队”。
![队列的先入先出规则](queue.assets/queue_operations.png)
<p align="center"> 图队列的先入先出规则 </p>
<p align="center"> 图 5-4 &nbsp; 队列的先入先出规则 </p>
## 5.2.1 &nbsp; 队列常用操作
队列的常见操作如表所示。需要注意的是,不同编程语言的方法名称可能会有所不同。我们在此采用与栈相同的方法命名。
队列的常见操作如表 5-2 所示。需要注意的是,不同编程语言的方法名称可能会有所不同。我们在此采用与栈相同的方法命名。
<p align="center"> 表队列操作效率 </p>
<p align="center"> 表 5-2 &nbsp; 队列操作效率 </p>
<div class="center-table" markdown>
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### 1. &nbsp; 基于链表的实现
图所示,我们可以将链表的“头节点”和“尾节点”分别视为“队首”和“队尾”,规定队尾仅可添加节点,队首仅可删除节点。
如图 5-5 所示,我们可以将链表的“头节点”和“尾节点”分别视为“队首”和“队尾”,规定队尾仅可添加节点,队首仅可删除节点。
=== "LinkedListQueue"
![基于链表实现队列的入队出队操作](queue.assets/linkedlist_queue.png)
@@ -310,7 +310,7 @@ comments: true
=== "pop()"
![linkedlist_queue_pop](queue.assets/linkedlist_queue_pop.png)
<p align="center"> 图基于链表实现队列的入队出队操作 </p>
<p align="center"> 图 5-5 &nbsp; 基于链表实现队列的入队出队操作 </p>
以下是用链表实现队列的代码。
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我们可以使用一个变量 `front` 指向队首元素的索引,并维护一个变量 `queSize` 用于记录队列长度。定义 `rear = front + queSize` ,这个公式计算出的 `rear` 指向队尾元素之后的下一个位置。
基于此设计,**数组中包含元素的有效区间为 `[front, rear - 1]`**,各种操作的实现方法如图所示。
基于此设计,**数组中包含元素的有效区间为 `[front, rear - 1]`**,各种操作的实现方法如图 5-6 所示。
- 入队操作:将输入元素赋值给 `rear` 索引处,并将 `queSize` 增加 1 。
- 出队操作:只需将 `front` 增加 1 ,并将 `queSize` 减少 1 。
@@ -1204,7 +1204,7 @@ comments: true
=== "pop()"
![array_queue_pop](queue.assets/array_queue_pop.png)
<p align="center"> 图基于数组实现队列的入队出队操作 </p>
<p align="center"> 图 5-6 &nbsp; 基于数组实现队列的入队出队操作 </p>
你可能会发现一个问题:在不断进行入队和出队的过程中,`front` 和 `rear` 都在向右移动,**当它们到达数组尾部时就无法继续移动了**。为解决此问题,我们可以将数组视为首尾相接的“环形数组”。