队列：掌握先进先出数据结构

2023-11-18 12:34:05

队列：数据结构复习与算法实践

数据结构对于编程至关重要，理解队列的数据结构尤为关键。队列遵循先进先出（FIFO）原则，这意味着第一个进入队列的元素也是第一个离开队列的元素。这使得队列在许多场景中成为理想的数据结构，例如消息队列、缓冲区和调度程序。

关键要点：

队列是一种线性数据结构，元素按先进先出（FIFO）的顺序排列。
队列的两个主要操作是入队（将元素添加到队尾）和出队（从队首移除元素）。
队列可以基于数组或链表实现。

算法实践：

1. 使用数组实现队列

class Queue:
    def __init__(self, size):
        self.queue = [None] * size
        self.front = -1
        self.rear = -1

    def enqueue(self, item):
        if self.is_full():
            raise IndexError("Queue is full")
        else:
            if self.front == -1:
                self.front = 0
            self.rear += 1
            self.queue[self.rear] = item

    def dequeue(self):
        if self.is_empty():
            raise IndexError("Queue is empty")
        else:
            item = self.queue[self.front]
            self.front += 1
            if self.front > self.rear:
                self.front = -1
                self.rear = -1
            return item

    def is_empty(self):
        return self.front == -1

    def is_full(self):
        return self.rear == len(self.queue) - 1

2. 使用链表实现队列

class Node:
    def __init__(self, data):
        self.data = data
        self.next = None

class Queue:
    def __init__(self):
        self.head = None
        self.tail = None

    def enqueue(self, item):
        new_node = Node(item)
        if self.head is None:
            self.head = new_node
            self.tail = new_node
        else:
            self.tail.next = new_node
            self.tail = new_node

    def dequeue(self):
        if self.head is None:
            raise IndexError("Queue is empty")
        else:
            item = self.head.data
            self.head = self.head.next
            if self.head is None:
                self.tail = None
            return item

    def is_empty(self):
        return self.head is None