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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