队列的运用

简介: 队列的运用

一,队列的定义与形式

       队列是线性表的一种特例,它是一种限定在表的一端进行插入而在另一端进行删除的线性 表,并且也分为顺序结构和链式结构。其中,在队列中,允许删除的一端称为对头,允许插入的一端称为队尾,向队列中插入新元素称为入队,从列队中删除元素称为出队。如图:

       由图可知,队的逻辑结构反映了“先来先服务”的原则,在平常遇到的复杂问题中像“排队”问题的,基本就需要队列的形式结构。

       因为队需要表明队头和队尾,所以在创建队的时候要对头结点和为结点进行标明,在这里,我用链式队列的结构跟大家演示队的基本结构框架:

typedef int Datatype;

typedef struct node//队的结点

{

   Datatype a;

   struct node* next;

}link;

typedef struct queue//队列的结构

{

   link* front;

   link* end;

}Queuelink;

       

二,队列的几种基本运算

       首先说明的是,队列既然属于线性表,那么队列的基本运算也就是线性栈的几种运算,其中最为常用的是入队和出队算法,下面我以链式结构为例。

(1)入队算法:在对的末尾进行插入,将队尾指针重新指向新的管理空间。

void Inqueue(Queuelink* p, Datatype n)

{

   link* pa, * pp;

   pa = (link*)malloc(sizeof(link));

   pp = (link*)malloc(sizeof(link));

   pa->a = n;

   pa->next = pp;

   pp->a = pp->next = 0;

   p->end->next->next = pa;

   p->end->next = pa;

}

(2)出队算法:将对头指针指向下一个元素空间,然后解放上一个地址空间即可。

void Outqueue(Queuelink* p)

{

   link* pa;

   pa = (link*)malloc(sizeof(link));

   pa = p->front->next->next;

   free(p->front->next);

   p->front->next = pa;

}

       需提醒一下,一般情况下,删除对头元素时,仅修改头结点中的指针,但当队列中的最后一个元素被删除后,队列尾指针也就丢失了,因此需要队尾指针重新赋值。至于其它的基本算法跟顺序栈几乎如出一辙,在这里不做过多详解。

三,队列的运用

       队列在算法应用中其实也是非常广泛的,因为队列的特殊限定结构,所以在计算机所设计的优先原则中,都需要运用队列来解决,只不过目前的所学中只是基础阶段。下面,我们将运用队列中的典型例子的算法,迷宫问题:

#include<stdio.h>

#define m 10

#define n 15

#define num m*n

int maze[m + 1][n + 1];

typedef struct note

{

   int x, y;//x,y为到达点的坐标

   int pre;//pre为(x,y)的前趋点在数组sq中的下标

}sqtype;

typedef struct link

{

   int dx;

   int dy;

}moved;

void shortpath(int maze[m][n], moved move[8])

{

   sqtype sq[num];

   int front, end;

   int x, y, i, j, v;

   front = end = 0;

   sq[0].x = 1;

   sq[0].y = 1;

   sq[0].pre = -1;

   maze[1][1] = -1;

   while (front <= end)

   {

       x = sq[front].x;

       y = sq[front].y;

       for (v = 0; v < 8; v++)

       {

           i = x + move[v].dx;

           j = x + move[v].dy;

           if (maze[i][j] == 0)

           {

               end++;

               sq[end].x = i;

               sq[end].y = j;

               sq[end].pre = front;

               maze[i][j] = -1;

           }

           if (i == m && j == n)

           {

               print(sq, end);

               restore(maze);

               return 1;

           }

       }

       front++;

   }

   return 0;

}

void print(sqtype sq[], int end)//路径算法,打印迷宫的路径

{

   int i = end;

   do

   {

       fprintf(stdout, "(%d, %d)?", sq[i].x, sq[i].y);

       i = sq[i].pre;

   } while (i != -1);

}

       由以上的算法程序可看出,队列虽然学起来非常简单,但在实际的问题运用的其实并不好运用,我们不仅要学会知识,更应该要学会如何灵活的使用。而在本问题的算法中,先将队列中保留探索到的路径序列,然后运用队列的逻辑将其记录。

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