揭秘顺序队列：灵活如水，直抵人心！

后端

2023-06-29 12:50:26

队列：数据结构中的秩序与效率

在数据结构的世界里，队列是一个迷人的概念，它以其特定的操作规则和令人着迷的魅力而著称。就像现实生活中的队伍，队列在数据管理中扮演着至关重要的角色，为数据存储和操作提供了有序、高效的方式。

队列的基本概念

队列是一种先进先出 (FIFO) 数据结构，这意味着首先进入队列的元素将首先离开队列。它类似于一个队伍，排在最前面的人将第一个被服务。队列具有队头和队尾的概念，队头是队列的第一个元素，队尾是队列的最后一个元素。

队列的存储方式

队列的存储方式可以分为顺序存储 和循环队列 。

顺序存储

顺序队列使用数组来存储队列中的元素，每个元素依次存储在数组的连续地址中。队头和队尾的位置也在数组中得到体现。当队列为空时，队头和队尾指针指向同一位置；当队列已满时，队尾指针将达到数组的末尾。

循环队列

循环队列利用数组的循环特性，将队列的首尾连接起来，形成一个闭环。这种设计避免了顺序队列中队列满的问题，即使队列达到数组末尾，也可以从数组开头继续入队。

队列的操作

队列提供了两个基本操作：出队和入队。出队操作从队列中取出队头元素，而入队操作将新元素添加到队尾。这些操作的效率非常高，因为它们只需移动队头或队尾指针即可。

队满队空的判断

判断队列是否已满或已空对于队列的管理至关重要。顺序队列中，当队尾指针达到数组末尾时，则队列已满；当队头指针等于队尾指针时，则队列已空。循环队列中，当队尾指针等于队头指针时，则队列已满；当队尾指针比队头指针小 1 时，则队列已空。

代码示例：顺序队列

class Queue:
    def __init__(self, size):
        self.queue = [None] * size
        self.head = 0
        self.tail = 0

    def enqueue(self, data):
        if (self.tail + 1) % len(self.queue) == self.head:
            raise IndexError("Queue is full")
        else:
            self.queue[self.tail] = data
            self.tail = (self.tail + 1) % len(self.queue)

    def dequeue(self):
        if self.head == self.tail:
            raise IndexError("Queue is empty")
        else:
            data = self.queue[self.head]
            self.head = (self.head + 1) % len(self.queue)
            return data

代码示例：循环队列

class CircularQueue:
    def __init__(self, size):
        self.queue = [None] * size
        self.head = 0
        self.tail = 0

    def enqueue(self, data):
        if (self.tail + 1) % len(self.queue) == self.head:
            raise IndexError("Queue is full")
        else:
            self.queue[self.tail] = data
            self.tail = (self.tail + 1) % len(self.queue)

    def dequeue(self):
        if self.head == self.tail:
            raise IndexError("Queue is empty")
        else:
            data = self.queue[self.head]
            self.head = (self.head + 1) % len(self.queue)
            return data