数据结构 队列

数据结构-队列基本运算的实现及其应用篇一数据结构-队列基本运算的实现及其应用一、队列的基本概念队列是一种特殊的数据结构，它遵循先进先出（FIFO）的原则，即先进入队列的元素先出队列。

在队列中，新元素被添加到队列的末尾，而删除操作总是发生在队列的开头。

队列常用于解决各种问题，如处理事件、任务调度、缓冲处理等。

二、队列的基本操作队列的基本操作包括入队（enqueue）、出队（dequeue）、查看队首元素（peek）和判断队列是否为空。

入队操作：向队列的末尾添加一个新元素。

这个操作的时间复杂度通常为O(1)，可以通过在队列的末尾添加元素来实现。

出队操作：删除队列开头的元素并返回它。

这个操作的时间复杂度通常为O(1)，可以通过移除队列开头的元素来实现。

查看队首元素：返回队列开头的元素但不删除它。

这个操作的时间复杂度通常为O(1)，可以通过返回队列开头的元素来实现。

判断队列是否为空：检查队列是否包含任何元素。

这个操作的时间复杂度通常为O(1)，可以通过比较队列的长度和0来实现。

三、队列的实现队列可以通过不同的数据结构来实现，如数组、链表和循环列表等。

在这里，我们将介绍使用数组和链表来实现队列的基本操作。

使用数组实现队列使用数组实现队列时，我们需要保留一个空间来跟踪队列的开头和结尾。

通常，我们使用两个指针，一个指向队列的开头，另一个指向队列的结尾。

当我们在队列中添加一个新元素时，我们将它添加到结尾指针所指向的位置，并将结尾指针向后移动一位。

当我们要删除一个元素时，我们只需将开头指针向后移动一位并返回该位置的元素即可。

使用链表实现队列使用链表实现队列时，我们通常使用一个头指针指向队首元素，一个尾指针指向队尾元素的下一个位置。

入队操作时，我们在尾指针的位置创建一个新节点，并将尾指针移动到下一个位置。

出队操作时，我们只需删除头指针指向的节点，并将头指针移动到下一个位置。

四、队列的应用队列在计算机科学中有着广泛的应用，下面列举几个常见的例子：事件处理：在多线程编程中，队列经常用于事件驱动的系统来传递事件或消息。

c语言队列数据结构队列是一种常见的数据结构，它遵循先进先出（FIFO）的原则。

在C语言中，我们可以使用数组或链表来实现队列数据结构。

本文将介绍C语言中队列的实现方法及其应用。

一、数组实现队列数组是一种简单且常用的数据结构，可以用来实现队列。

在C语言中，我们可以使用数组来创建一个固定大小的队列。

下面是一个使用数组实现队列的示例代码：```c#include <stdio.h>#define MAX_SIZE 100int queue[MAX_SIZE];int front = -1;int rear = -1;void enqueue(int data) {if (rear == MAX_SIZE - 1) {printf("队列已满，无法插入元素。

\n");return;}if (front == -1) {front = 0;}rear++;queue[rear] = data;}void dequeue() {if (front == -1 || front > rear) {printf("队列为空，无法删除元素。

\n"); return;}front++;}int getFront() {if (front == -1 || front > rear) {printf("队列为空。

\n");return -1;}return queue[front];}int isEmpty() {if (front == -1 || front > rear) {return 1;}return 0;}int main() {enqueue(1);enqueue(2);enqueue(3);printf("队列的第一个元素：%d\n", getFront());dequeue();printf("队列的第一个元素：%d\n", getFront());return 0;}```在上述代码中，我们使用了一个数组`queue`来存储队列的元素。

第1篇一、实验背景数据结构是计算机科学中一个重要的基础学科，其中队列作为一种常用的数据结构，在计算机科学和实际应用中具有广泛的应用。

队列是一种先进先出（FIFO）的线性表，它允许在表的一端进行插入操作，在另一端进行删除操作。

本实验旨在通过实现队列的基本操作，加深对队列数据结构概念和特性的理解，并掌握其在实际应用中的运用。

二、实验目的1. 理解队列数据结构的概念和特性。

2. 掌握队列的存储结构，包括顺序存储和链式存储。

3. 熟悉队列的基本操作，如入队、出队、队列长度、队列状态判断等。

4. 通过实际编程，提高数据结构应用能力。

三、实验内容1. 队列的顺序存储结构实现：- 定义队列结构体，包含队列长度、队列最大长度、队列首尾指针等。

- 实现队列的初始化、入队、出队、判断队列是否为空、判断队列是否已满等操作。

2. 队列的链式存储结构实现：- 定义队列节点结构体，包含队列数据、指针等。

- 实现队列的初始化、入队、出队、判断队列是否为空、判断队列是否已满等操作。

3. 队列的实际应用：- 使用队列实现广度优先搜索（BFS）算法。

- 使用队列实现单链表反转。

- 使用队列实现表达式求值。

四、实验步骤1. 创建队列结构体，定义队列的基本属性和操作函数。

2. 实现队列的顺序存储结构，包括队列的初始化、入队、出队、判断队列是否为空、判断队列是否已满等操作。

3. 实现队列的链式存储结构，包括队列的初始化、入队、出队、判断队列是否为空、判断队列是否已满等操作。

4. 通过实际编程，验证队列的基本操作是否正确。

5. 使用队列实现实际应用，验证队列在解决问题中的应用价值。

五、实验结果与分析1. 顺序存储结构实现：- 队列的初始化、入队、出队、判断队列是否为空、判断队列是否已满等操作均能正常进行。

- 队列的顺序存储结构在插入和删除操作时，需要移动队列中的元素，因此时间复杂度为O(n)。

2. 链式存储结构实现：- 队列的初始化、入队、出队、判断队列是否为空、判断队列是否已满等操作均能正常进行。

数据结构队列实验报告实验报告：数据结构队列一、引言数据结构是计算机科学中的重要概念，它用于组织和存储数据，使得数据的访问和操作更加高效。

队列是一种常见的数据结构，它遵循先进先出（FIFO）的原则，类似于现实生活中的排队等候。

本实验旨在通过实现队列的基本操作，加深对数据结构队列的理解，并掌握队列的应用。

二、实验目的1. 理解队列的概念和特点；2. 掌握队列的基本操作，包括入队、出队、判空、判满等；3. 熟悉队列的应用场景。

三、实验内容1. 实现队列的基本操作函数；2. 设计测试用例，验证队列的功能和正确性；3. 分析队列的时间复杂度。

四、实验步骤1. 定义队列的数据结构：- 使用数组作为队列的存储结构；- 定义队列的最大长度；- 定义队列的头指针和尾指针。

2. 实现队列的基本操作函数：- 初始化队列：设置头指针和尾指针为-1；- 判空操作：判断头指针和尾指针是否相等，相等则队列为空；- 判满操作：判断尾指针是否等于最大长度减一，相等则队列已满；- 入队操作：将元素插入队尾，并更新尾指针；- 出队操作：将队头元素删除，并更新头指针；- 获取队头元素：返回队头元素的值。

3. 设计测试用例：- 针对队列的各种操作编写测试用例，包括正常情况和异常情况；- 测试用例应覆盖队列的各种操作，包括入队、出队、判空、判满等。

4. 进行测试：- 使用设计的测试用例对队列的功能和正确性进行验证；- 检查程序输出结果是否符合预期；- 分析测试结果，发现并修复可能存在的问题。

五、实验结果与分析1. 队列的功能和正确性经过测试验证，符合预期；2. 队列的时间复杂度分析：- 入队操作的时间复杂度为O(1)；- 出队操作的时间复杂度为O(1)；- 判空操作的时间复杂度为O(1)；- 判满操作的时间复杂度为O(1)；- 获取队头元素的时间复杂度为O(1)。

六、实验总结通过本次实验，我深入理解了数据结构队列的概念和特点，掌握了队列的基本操作，并熟悉了队列的应用场景。

数据结构中的栈与队列的应用场景栈与队列是数据结构中常见的两种基本数据类型，它们在不同的应用场景中发挥着重要作用。

下面将分别介绍栈和队列的应用场景。

栈的应用场景：1. 编辑器的撤销操作：在编辑器中，撤销（undo）操作是一个常见需求。

撤销操作通常是按照用户操作的反序执行，因此可以使用栈来存储每一次的操作，当用户执行撤销操作时，从栈中弹出最近的操作并执行对应的反操作。

2. 后退按钮的实现：在浏览器中，后退按钮用于返回上一个访问的网页。

通过使用栈来存储用户的访问记录，每当用户访问一个新的页面时，将该页面的地址压入栈中。

当用户点击后退按钮时，从栈中弹出最近访问的页面地址并跳转到该页面。

3. 函数调用与返回：在程序中，函数的调用和返回通常遵循“后进先出”的原则，即后调用的函数先返回。

因此，可以使用栈来实现函数调用与返回的过程。

每当一个函数被调用时，将该函数的执行环境（包括参数、局部变量等）压入栈中；当函数执行完毕后，从栈中弹出该函数的执行环境，恢复上一个函数的执行。

队列的应用场景：1. 消息队列：在分布式系统和异步通信中，消息队列用于解耦发送方和接收方之间的耦合性。

发送方将消息发送到队列的末尾，接收方从队列的头部获取消息进行处理。

消息队列可以实现异步处理、削峰填谷等功能，常见的消息队列系统有RabbitMQ和Kafka等。

2. 操作系统中的进程调度：在操作系统中，进程调度用于控制多个进程的执行顺序。

常见的调度算法中，有使用队列来实现的先来先服务（FCFS）调度算法和轮转调度算法。

进程按照到达时间的顺序加入队列，在CPU空闲时，从队列的头部取出一个进程执行。

3. 打印队列：在打印机等资源共享环境中，通常会使用打印队列来管理多个打印请求。

每当用户提交一个打印请求时，将该请求加入打印队列的末尾，打印机从队列的头部取出请求进行打印。

这样可以保证每个用户的打印请求按照提交的顺序进行处理。

综上所述，栈和队列在不同的应用场景中发挥着重要作用。

数据结构中队列的典型实际应⽤案例分析---------场地安排、⽐赛赛程安排等等--C++马上找⼯作了，最近⼜重新学起了数据结构，打算从现在开始，把学习过程中的⼼得体会和⼤家分享⼀下。

当然这些内容会显得肤浅，但是希望会对新⼿有些帮助。

⼤⽜可以绕路咯。

好了，我们直奔主题，我们开始分析⼀下现实中的⼀中典型需求，以此作为开始：实际问题：⼀个运动会：有game_num个项⽬；有anthelete_num名运动员；每个运动员最多的参加max个项⽬；问：怎么安排⽐赛才能使⽐赛组数最少（即如何安排各项⽐赛，既没有冲突，⼜使得⽐赛时间最短？）。

分析：⾸先我们根据报名情况可以建⽴⼀个运动员参赛冲突关系矩阵collusion，是game_num*game_num的⼆维矩阵，元素0代表⽆冲突，1代表有冲突。

例如，某个运动员报名的项⽬为（0,2,4）则对应的collusion[0][2]，collusion[0][4]，collusion[2][0]，collusion[4][0]，collusion[4] [2]，collusion[2][4]的值为1.然后我们借助⼀个队列记录还未分组的项⽬，⼀个数组clash记录与该组冲突的⽐赛项⽬，其⼤⼩为game_num。

过程：初始时，把分组的组号初始化为0，并且把所有⽐赛项⽬进队列，表⽰所有项⽬都没有分组。

然后逐⼀出队列，进⾏分组，知道队列为空，分组完毕。

对于出队列的项⽬i，⾸先判断是否开始⼀轮新的⽐赛项⽬。

⼀般出队列的项⽬号都⼤于先前出队列的项⽬号，如果⼩于，则说明开始⼀轮新的⽐赛项⽬，⼀个新的分组开始。

此时，把分组的组号加1，数组clash置0，准备下⾯的同组成员判定。

（1）如果数组项⽬i对应的元素clash[i]为0，表⽰当前组可以接受该项⽬，记录该项⽬i的分组号，且把该项⽬的⽐赛冲突信息叠加到数组clash中，即把运动员参赛冲突关系矩阵collusion的第i+1⾏叠加到数组clash上。

数据结构之队列队列的概念实现方式和应用场景队列是一种常见的数据结构，它按照先进先出（First-In-First-Out，FIFO）的原则，对数据进行存储和访问。

在本文中，我们将讨论队列的概念、实现方式以及常见的应用场景。

一、队列的概念队列是一种线性数据结构，它由一系列元素组成，其中每个元素都包含自身的数据以及指向下一个元素的指针。

队列有两个基本操作：入队和出队。

入队操作将元素插入到队列的末尾，而出队操作则从队列的头部移除元素。

队列的特点是先进先出，在队列中，新元素总是被添加到队列的末尾，而最早添加的元素总是在队列的头部。

这一特点使队列非常适合于模拟实际生活中的排队场景。

二、队列的实现方式1. 顺序队列：顺序队列是使用数组来实现的队列，它具有固定的大小。

数组的索引表示队列中元素的位置，使用两个指针front和rear分别指向队列的头部和尾部。

入队操作：将元素添加到rear指针所指向的位置，并将rear指针后移一位。

出队操作：将front指针所指向的元素移除，并将front指针后移一位。

顺序队列的主要优势是访问元素的速度较快，但其缺点是在入队和出队操作频繁时，会造成大量元素的移动。

2. 链式队列：链式队列使用链表来实现，这样可以解决顺序队列中需要移动大量元素的问题。

链式队列由一系列结点组成，每个结点包含一个数据元素和指向下一个结点的指针。

入队操作：创建一个新的结点，并将其添加到链表的尾部，更新rear指针。

出队操作：将链表的头部结点移除，并更新front指针。

链式队列的优势是没有固定的大小限制，可以根据需要动态地分配内存空间。

但其缺点是访问元素的速度较慢，需要通过指针进行遍历。

三、队列的应用场景队列在计算机科学中有广泛的应用。

下面列举一些常见的应用场景：1. 线程池：线程池中的任务通常以队列的形式进行排队，工作线程从队列中获取任务并执行。

2. 消息队列：在分布式系统中，消息队列用于异步通信，生产者将消息发送到队列中，而消费者从队列中获取消息进行处理。

程序设计中常用的数据结构在程序设计中，数据结构是许多算法和程序的基础。

以下是程序设计中常用的几种数据结构：1. 数组（Array）：数组是一组有序的数据元素，可以通过索引值来访问和修改数组中的元素。

数组的主要优点是支持随机访问，但插入和删除操作的效率相对较低。

2. 栈（Stack）：栈是一种后进先出（LIFO）的数据结构，只能从栈顶插入和删除数据。

栈的主要应用场景包括函数调用、表达式求值和内存分配等。

3. 队列（Queue）：队列是一种先进先出（FIFO）的数据结构，只能从队列尾插入数据并从队列头删除数据。

队列的主要应用场景包括广度优先搜索和任务调度等。

4. 链表（Linked List）：链表是一种递归的数据结构，由若干个节点组成，每个节点包含当前元素的值和指向下一个节点的指针。

链表支持快速插入和删除操作，但访问特定位置的元素需要顺序查找，效率相对较低。

5. 哈希表（Hash Table）：哈希表是一种基于哈希函数实现的数据结构，可以快速地插入、删除和查找元素。

在哈希表中，元素的存储位置是通过哈希函数计算得到的，因此访问特定位置的元素效率很高。

6. 树（Tree）：树是一种层次结构，由若干个节点和连接这些节点的边组成。

常见的树形数据结构包括二叉搜索树、红黑树、AVL 树和 B 树等。

树的主要应用场景包括搜索、排序和存储等。

7. 图（Graph）：图是由一组节点和连接这些节点的边组成的数据结构。

图常用来表示实体之间的关系，如社交网络、路线图等。

在计算机科学中，图的主要应用包括最短路径算法、网络流等。

8. 堆（Heap）：堆是一种特殊的树形数据结构，它满足某些特定的性质。

被称为“最小堆”的堆中，每个父节点的值都小于或等于其子节点的值，而被称为“最大堆”的堆中，每个父节点的值都大于或等于其子节点的值。

堆可以用来实现优先队列和堆排序等算法。

9. 字典树（Trie）：字典树是一种用于字符串处理的树形数据结构。

数据结构队列实验报告数据结构队列实验报告引言：数据结构是计算机科学中非常重要的一门学科，它研究的是数据的组织、存储和管理方式。

队列是数据结构中的一种基本数据类型，它遵循先进先出（FIFO）的原则。

本实验旨在通过实际操作和观察，加深对队列数据结构的理解，并探索其在实际应用中的价值。

一、实验目的本实验的主要目的是：1. 理解队列这种数据结构的基本特性和操作；2. 掌握队列的基本操作，如入队、出队等；3. 了解队列在实际应用中的作用和意义。

二、实验过程1. 实验环境和工具本次实验使用的编程语言是C++，开发环境为Visual Studio。

在实验过程中，我们使用了C++中的标准模板库（STL）提供的队列容器。

2. 实验步骤（1）队列的初始化：首先，我们需要创建一个队列对象，并进行初始化操作。

在C++中，可以使用STL中的queue容器来实现队列的初始化。

（2）数据入队：接下来，我们通过调用队列的push()函数，将一系列数据元素依次加入队列中。

在本实验中，我们模拟了一个商品购买的场景，将商品的编号作为数据元素加入队列。

（3）数据出队：通过调用队列的pop()函数，我们可以将队列中的数据元素按照先进先出的原则依次取出。

在本实验中，我们模拟了商品的出售过程，每次出售一个商品即将其从队列中移除。

（4）队列长度的获取：通过调用队列的size()函数，我们可以获取队列的长度，即队列中数据元素的个数。

（5）队列是否为空的判断：通过调用队列的empty()函数，我们可以判断队列是否为空。

如果队列为空，则返回true；否则，返回false。

三、实验结果与分析在本次实验中，我们模拟了一个商品购买和出售的场景。

我们首先初始化了一个队列，并将一系列商品编号加入队列中。

然后，我们按照先进先出的原则，依次将队列中的商品编号取出，并模拟了商品的出售过程。

最后，我们通过调用队列的size()函数，获取了队列的长度，并通过调用队列的empty()函数，判断了队列是否为空。