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发布时间:2019-06-14

本文共 2705 字,大约阅读时间需要 9 分钟。

 

队列(Quene)的特征就是“先进先出”,队列把所有操作限制在"只能在线性结构的两端"进行,更具体一点:添加元素必须在线性表尾部进行,而删除元素只能在线性表头部进行。

先抽象接口IQuene<T>

下面是基于数组实现的示意图:

实现思路:用一个数组存放所有元素,同时设置二个关键变量front与rear用于记录队列“头”与“尾”的元素下标,当有元素入列时rear加1,当有元素出队时front+1,而rear-front即为队列实际元素的总数.

但有一种“队列伪满”的特殊情况要注意,如下图:

这张图上面的部分:假设经过入队、出队一番折腾后,rear已经指向数组的下标最大值,而front指向在中间(即front之间的元素已经出队不用考虑了,相当于front下标前面的内存区域空闲),如果这时再有一个元素入列,rear+1就超出数组下标的最大值了,但是从图上一眼就能看出,实际上front前面还空着一堆位置可以重复利用,队列并非真正的“满”--这种情况称为伪满,为了解决这个问题,我们可以把数组想象为首尾相接的循环结构,即图中下面部分,这时候可以让rear重新指向到0,以便重复利用空闲的位置。

所以:入列时rear++的操作,应该稍做修正,当rear到数组下标最大值时,让它置0,以便能循环利用 (见后面的代码)

另外还有一个问题:最开始时front与rear都为-1,即front==rear时表示队列为空,改成循环以后,有可能会出现rear在循环过程中碰到front的情况,即真正意义的上"满"状态,这时rear也同样等于front,这样就无法单纯的用rear==front来判断是满,还是空?这时可以浪费一个元素的位置,认为当rear+1==front时,队列就已经满了,虽然牺牲了一个元素的空间,但却换来了逻辑的正确性,还是值得的。

完整实现如下:

测试代码片段:

当然,队列也可以用链表来实现,相对要容易很多。

先定义链表中的节点Node.cs

为了方便,定义了很多构造函数的重载版本,当然这些只是浮云,重点是理解结构:data用来保存数据,next指出下一个节点是谁

链式队列的完整实现LinkQueue.cs

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using 
System;
using 
System.Text;
 
namespace 
栈与队列
{
    
public 
class 
LinkQueue:IQueue
    
{
        
private 
Node front;
//队列头
        
private 
Node rear;
//队列尾
        
private 
int 
num;
//队列元素个数
 
 
        
///
        
/// 构造器
        
///
        
public 
LinkQueue()
        
{
            
//初始时front,rear置为null,num置0
            
front = rear =
null
;
            
num = 0;
        
}
 
        
public 
int 
Count()
        
{
            
return 
this
.num;
        
}
 
 
        
public 
void 
Clear()
        
{
            
front = rear =
null
;
            
num = 0;
        
}
 
        
public 
bool 
IsEmpty()
        
{
            
return 
(front == rear && num == 0);
        
}
 
        
//入队
        
public 
void 
Enqueue(T item)
        
{
            
Node q =
new 
Node(item);
 
            
if 
(rear ==
null
)
//第一个元素入列时
            
{
                
front = rear = q;
            
}
            
else
            
{
                
//把新元素挂到链尾
                
rear.Next = q;
                
//修正rear指向为最后一个元素
                
rear = q;
            
}
            
//元素总数+1
            
num++;
        
}
 
        
//出队
        
public 
T Dequeue()
        
{
            
if 
(IsEmpty())
            
{
                
Console.WriteLine(
"Queue is empty!"
);
                
return 
default
(T);
            
}
 
            
//取链首元素
            
Node p = front;
 
            
//链头指向后移一位
            
front = front.Next;
 
            
//如果此时链表为空,则同步修正rear
            
if 
(front ==
null
)
            
{
                
rear =
null
;
            
}
 
            
num--;
//个数-1
 
            
return 
p.Data;
        
}
 
 
        
public 
T Peek()
        
{
            
if 
(IsEmpty())
            
{
                
Console.WriteLine(
"Queue is empty!"
);
                
return 
default
(T);
            
}
 
            
return 
front.Data;
        
}
 
 
        
public 
override 
string 
ToString()
        
{
            
if 
(IsEmpty()) {
                
Console.WriteLine(
"Queue is empty!"
);
            
}
 
            
StringBuilder sb =
new 
StringBuilder();
 
            
Node node = front;
 
            
sb.Append(node.Data.ToString());
 
            
while 
(node.Next!=
null
)
            
{
                
sb.Append(
"," 
+ node.Next.Data.ToString());
                
node = node.Next;
            
}
 
            
return 
sb.ToString().Trim(
','
);
        
}
    
}
}

 

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