队列分析抽象数据类型

c语言队列adt详解队列是一种常见的数据结构，它是一种先进先出（FIFO）的数据结构，类似于排队等待服务的场景。

在计算机科学中，队列是一种抽象数据类型（ADT），它定义了一组操作，这些操作可以用于在队列中添加和删除元素。

C语言是一种广泛使用的编程语言，它提供了许多数据结构和算法的实现。

在C语言中，队列ADT可以通过结构体和函数来实现。

下面我们来详细介绍一下C语言队列ADT的实现。

我们需要定义一个队列结构体，它包含两个成员变量：一个指向队列元素的指针和一个表示队列大小的整数。

队列元素可以是任何类型的数据，例如整数、字符、字符串等。

typedef struct {void *elements;int size;} Queue;接下来，我们需要实现一些队列操作函数，例如创建队列、销毁队列、向队列中添加元素、从队列中删除元素等。

下面是一些常用的队列操作函数的实现。

// 创建队列Queue *createQueue(int size) {Queue *queue = (Queue *)malloc(sizeof(Queue)); queue->elements = malloc(size * sizeof(void *)); queue->size = size;return queue;}// 销毁队列void destroyQueue(Queue *queue) {free(queue->elements);free(queue);}// 向队列中添加元素void enqueue(Queue *queue, void *element) {if (queue->size == 0) {return;}void **elements = (void **)queue->elements;elements[queue->size - 1] = element;queue->size--;}// 从队列中删除元素void *dequeue(Queue *queue) {if (queue->size == 0) {return NULL;}void **elements = (void **)queue->elements;void *element = elements[0];for (int i = 0; i < queue->size - 1; i++) {elements[i] = elements[i + 1];}queue->size++;return element;}以上是一些基本的队列操作函数的实现，我们可以根据需要添加其他操作函数，例如获取队列大小、判断队列是否为空等。

queue的使用方法-回复什么是queue，它有什么特点，以及如何使用queue。

什么是Queue？Queue（队列）是一种抽象数据类型，它按照“先进先出”（First-In-First-Out，FIFO）的原则进行添加和删除元素的线性表。

在队列的数据结构中，新增元素是从队列尾部添加，而删除元素则是从队列头部弹出。

因此，你可以把它想象成排队等待服务的人群，新来的人总是排在队伍的尾部，而首先接受服务的则是队列的头部人员。

特点Queue很有趣的一点就是它只允许在队列的末尾添加新元素，并且只允许在头部弹出元素。

这种数据结构的特殊规则使得它在大多数情况下都是一个非常好的选择，例如在解决BFS（广度优先搜索）等问题中，Queue 就是一个最佳的选择。

除了FIFO之外，Queue还有一种变体，叫做“后进先出”（Last-In-First-Out，LIFO）或者“栈”（Stack）。

在Stack中，元素的添加和删除顺序刚好相反，因此这也是一种非常有用的数据结构。

Queue和Stack的本质区别就在于它们的元素的顺序，这决定了它们在问题解决上的不同用途。

如何使用Queue？如果你想在Python中创建Queue，你需要首先导入queue模块，然后使用它内部的函数。

下面是一些基本用法：1. 导入模块import queue2. 创建Queue创建Queue需要使用queue.Queue()内置函数，它会返回一个Queue 对象。

q = queue.Queue()3. 添加元素一旦创建好了Queue对象，你就可以添加元素到队列中了。

这可以通过put()函数完成，这个函数会将元素加入队列的末尾。

q.put("I")q.put("love")q.put("Python")4. 删除元素Queue最有趣的特点就是可以将元素从队列头部取出，这通过get()函数来实现，这个函数会取出队列中的第一个元素。

三、队列1．队列的定义队列（Queue）简称队，它也是一种运算受限的线性表，其限制是仅允许在表的一端进行插入，而在表的另一端进行删除。

我们把进行插入的一端称作队尾(rear)，进行删除的一端称作队首(front)。

向队列中插入新元素称为进队或入队，新元素进队后就成为新的队尾元素；从队列中删除元素称为离队或出队，元素离队后，其后继元素就成为队首元素。

由于队列的插入和删除操作分别是在各自的一端进行的，每个元素必然按照进入的次序离队，所以又把队列称为先进先出表（First In First Out, 简称FIFO）。

在日常生活中，人们为购物或等车时所排的队就是一个队列，新来购物或等车的人接到队尾(即进队)，站在队首的人购到物品或上车后离开(即出队)，当最后一人离队后，则队列为空。

例如，假定有a,b,c,d四个元素依次进队，则得到的队列为(a,b,c,d)，其中字符a为队首元素，字符d为队尾元素。

若从此队中删除一个元素，则字符a出队，字符b成为新的队首元素，此队列变为(b,c,d)；若接着向该队列插入一个字符e，则e成为新的队尾元素，此队列变为(b,c,d,e)；若接着做三次删除操作，则队列变为(e)，此时只有一个元素e，它既是队首元素又是队尾元素，当它被删除后队列变为空。

2. 队列的存储结构队列的存储结构同线性表和栈一样，既可以采用顺序结构，也可以采用链接结构。

(1) 队列的顺序存储结构队列的顺序存储结构需要使用一个数组和两个整型变量来实现，利用数组来顺序存储队列中的所有元素，利用两个整型变量来分别存储队首元素和队尾元素的下标位置，分别称它们为队首指针和队尾指针。

假定存储队列的数组用queue[QueueMaxSize]表示，队首和队尾指针分别用front和rear表示，则元素类型为ElemType的队列的顺序存储类型可定义为： ElemType queue[QueueMaxSize];int front, rear;其中QueueMaxSize为一个整型全局常量，需事先通过const语句定义，由它确定顺序队列（即顺序存储的队列）的最大长度，即最多能够存储的元素个数。

数据结构及抽象数据类型1.2 什么是数据结构结构：实体 + 关系数据结构：按照逻辑关系组织起来的⼀批数据按⼀定的存储⽅法把它存储在计算机中在这些数据上定义了⼀个运算的集合数据结构三个基本⾯：逻辑、存储、运算数据结构的逻辑组织线性结构线性表（表、栈、队列、串等）⾮线性结构树（⼆叉树、 Huffman树、⼆叉检索树等）图（有向图、⽆向图等）图树⼆叉树线性表数据的存储结构逻辑结构到物理存储空间的映射计算机主存储器（内存）⾮负整数地址编码，相邻单元的集合基本单位是字节访问不同地址所需时间基本相同（即随机访问）内存可以看做是从低到⾼的线性结构对逻辑结构(K,r)，其他r R对结点集K建⽴⼀个从K到存储器M的单元的映射：K-->M，对于每⼀个结点j K都对应⼀个唯⼀的连续存储区域c M 关系元组(j1,j2) r(其中j1,j2 K是结点)顺序：存储单元的顺序地址（数组）连接：指针的地址指向关系（链表）四类：顺序、链接、索引、散列（特殊的索引结构）抽象数据类型简称ADT(Abstract Data Type)定义了⼀组运算的数学模型与物理存储结构⽆关使软件系统建⽴在数据之上（⾯向对象）模块化的思想的发展隐藏运算实现的细节和内部数据结构软件复⽤ADT不关⼼存储细节抽象数据结构⼆元组<数据对象D，数据操作P>先定义逻辑结构，再定义运算逻辑结构：数据对象及其关系运算：数据操作例：栈的抽象数据类型ADT逻辑结构：线性表操作特点：限制访问端⼝只允许在⼀端进⾏插⼊、删除操作⼊栈(push)、出栈(pop)、取栈顶(top)、判栈空(isEmpty)思考：关于抽象数据类型ADT怎么体现逻辑结构？抽象数据类型等价于类定义？不⽤模板来定义可以描述ADT吗？。

queue的数据结构在计算机科学中，队列是最常见的数据结构之一。

队列是一种线性数据结构，使用先进先出的规则，即最先进入队列的元素将最先从队列中取出来。

在队列中，元素只能在队尾添加，只能从队头移除。

下面是围绕“队列的数据结构”分讲队列的相关知识。

1. 队列的定义队列是一种抽象数据类型，用于保存按照特定顺序排列的元素。

它是一种线性的、连续的、存储有序的数据结构，具有先进先出（FIFO）的特点。

2. 队列的操作队列的主要操作包括入队和出队。

入队操作：将元素添加到队列的末尾。

出队操作：从队列的头部删除一个元素并返回其值。

除此之外，队列还有其他一些常用的操作，如：队列初始化操作：用于创建一个空的队列。

队列长度操作：用于获取队列中元素的数量。

队列查找操作：用于查找队列中是否存在某个元素。

队列清空操作：用于清空队列中存储的所有元素。

3. 队列的应用队列在计算机科学中有着广泛的应用。

它经常用于实现异步任务处理、消息队列、多线程任务调度等场景。

在异步任务处理中，任务会被添加到队列中，异步任务处理程序会从队列中依次取出任务并执行。

这样可以使任务处理更高效，减少了重复的等待时间。

在消息队列中，队列用于保存需要传递的信息。

当消息到达队列的头部，消费者程序将该消息从队列中读取并处理。

在多线程任务调度中，队列用于保存需要执行的任务。

任务分发程序会将任务添加到队列中，线程池中的线程会从队列中获取任务并执行。

4. 队列的实现队列可以使用数组或链表实现。

使用数组实现队列时，需要维护两个指针，分别指向队列的头部和尾部。

使用链表实现队列时，每个元素都包含一个指向下一个元素的指针。

无论使用数组还是链表实现队列，都需要保证队列元素的顺序，以便快速执行出队操作。

同时，还需要注意到队列的空间限制，避免在添加元素时队列溢出。

5. 队列的效率队列的效率取决于其实现方式。

在数组实现中，入队和出队操作的时间复杂度为O(1)；在链表实现中，入队和出队操作的时间复杂度也是O(1)。

c语言队列adt详解C语言队列ADT详解一、什么是队列队列（Queue）是一种特殊的线性表，它只允许在表的前端（front）进行删除操作，而在表的后端（rear）进行插入操作，先进先出的特性，使得队列成为一种常见的抽象数据类型（ADT）。

二、队列的ADT1. 队列的初始化InitQueue (Queue *Q)2. 队列的判空EmptyQueue (Queue Q)3. 队列的进队操作Enqueue (Queue *Q, DataType e)4. 队列的出队操作Dequeue (Queue *Q, DataType *e)5. 队列的取值GetHead (Queue Q, DataType *e)6. 队列的销毁DestroyQueue (Queue *Q)三、具体实现一般来说，我们使用一个结构体来表示一个队列：typedef struct{DataType *base;int rear; // 队尾指针，即允许插入元素的位置int front; // 队头指针，即允许删除元素的位置int queuesize; // 队列容量} Queue;一般情况下，我们使用静态数组存储队列中的元素，以下是队列操作的详细实现：1）初始化队列：InitQueue (Queue *Q){Q->base = (DataType *)malloc(MAXSIZE * sizeof(DataType)); if (!Q->base)exit (-1); // 内存分配失败，退出程序Q->front = Q->rear = 0;Q->queuesize = MAXSIZE;}2）判断队列是否为空：EmptyQueue (Queue Q){if (Q.front==Q.rear)return TRUE;elsereturn FALSE;}3）若队列不为空，则读取队头元素，但不从队列中删除该元素： GetHead (Queue Q, DataType *e){if (Q.front==Q.rear)return ERROR;*e=Q.base[Q.front];return OK;}4）进队操作：EnQueue (Queue *Q, DataType e){if ((Q->rear+1)%Q->queuesize == Q->front)return ERROR; // 队列已满，不能进队Q->base[Q->rear] = e; // 队尾插入新元素Q->rear=(Q->rear + 1) % Q->queuesize; // 将队尾指针向后移动一位return OK;}5）出队操作：DeQueue (Queue *Q, DataType *e){if (Q->front == Q->rear)return ERROR; // 队列为空，不能出队*e = Q->base[Q->front]; // 将队头元素赋值给 eQ->front = (Q->front + 1) % Q->queuesize; // 将队头指针向后移动一位return OK;}6）销毁队列：DestroyQueue (Queue *Q){Q->front=Q->rear=0;free(Q->base);}四、总结队列（Queue）是一种特殊的线性表，它只允许在表的前端（front）进行删除操作，而在表的后端（rear）进行插入操作，先进先出的特性，使得队列成为一种常见的抽象数据类型（ADT）。

抽象数据类型抽象数据类型(ADT)是计算机科学中的一个重要概念，用于描述数据的逻辑结构和操作。

它将数据的表示和操作进行了抽象，使得数据的具体实现与其被使用的方式分离开来。

ADT通过定义数据的属性和操作，提供了一种将数据与其实现细节解耦的方式，使得程序开发更加灵活和可维护。

ADT的定义通常包括两个部分：数据的表示和操作。

数据的表示指的是数据的逻辑结构，即数据是如何组织和存储的。

操作指的是对数据的各种操作，包括创建、插入、删除、查找等等。

ADT的一个重要特点是封装性。

封装性指的是将数据的表示和操作封装在一起，外部程序只能通过指定的操作进行访问，而不能直接操作数据的表示。

这样可以确保数据的一致性，并隐藏实现的细节，提高了程序的安全性和可维护性。

常见的抽象数据类型包括数组、链表、栈、队列、堆、树、图等等。

每种抽象数据类型都有其特定的数据结构和对应的操作。

以数组为例，数组是一种线性表的抽象数据类型，在内存中连续存储相同类型的数据。

它的定义包括数据的表示和操作。

数据的表示是一个具有固定长度的连续存储空间，可以通过索引访问其中的元素。

操作包括创建数组、获取元素、修改元素等。

以栈为例，栈是一种特殊的线性表，只能在一端进行插入和删除操作。

栈的定义包括数据的表示和操作。

数据的表示通常使用数组或链表实现，操作包括入栈(push)和出栈(pop)等。

ADT在程序设计中具有重要的作用。

它提供了一种高级抽象的方式描述数据和操作，使得程序开发更加模块化和可重用。

例如，可以将ADT看作是一种接口，不同的数据结构可以实现相同的ADT，从而提供了一种替换的方式。

这样可以在不改变外部程序的情况下，改变内部数据结构的实现，从而提供了更多的实现选择和灵活性。

此外，ADT还可以帮助程序员更好地组织和管理代码。

通过将数据的表示和操作封装在一个逻辑单元中，可以提高代码的可读性和可维护性，并减少了代码的重复和冗余。

总结起来，抽象数据类型是一种将数据的表示和操作进行抽象的方式，在计算机科学中具有重要的作用。

一问题描述1 题目内容：设停车场是一个可停放n辆汽车的狭长通道，且只有一个大门可供汽车进出。

汽车在停车场内按车辆到达时间的先后顺序，依次由北向南排列（大门在最南端，最先到达的在最北端），若停车场内已经停满n辆车，那么后来的车只能在场外等候，一旦有车开走，则等候在第一位的车即可开入（这是一个队列）；当停车场内某辆车需要开出，则在它之后的车辆必须给它让道，当这辆车驶出停车场后，其他车辆按序入栈。

每辆车按时间收费。

2 基本要求：以栈模拟停车场，以队列模拟车场外的便道，按照从终端读入数据的序列进行模拟管理。

每一组输入数据包括三个数据：汽车的“到达”或“离去”信息，汽车标识（牌照号）以及到达或离去的时刻。

对每一组输入数据进行操作后的输出信息为：若是车辆到达，则输出汽车在停车场内或者便道上的停车位置；若是车辆离去，则输出汽车在停车场停留的时间和应缴纳的费用（便道上不收费）。

栈以顺序结构实现，队列以链表结构实现。

3 测试数据：设n＝2，输入数据为：（…A‟，1，5），（…A‟，2，10），（…D‟，1，15），（…A‟，3，20），（…A‟，4，25），（…A‟，5，30），（…D‟，2，35），（…D‟，4，40），（…E‟，0，0）。

其中，A表示到达，D表示离开，E表示结束。

自己设计的数据如下：n=2，输入为（A,1,5），（A,2,10），（D,1,15），（D,2,15），（A,2,15），（A,3,20），（A,4,25），（A,5,30），（D,4,35），（D,2,40），（D,3,45），（D,5,50）。

二需求分析以栈模拟停车场，以队列模拟车场外的便道，按照从终端读入数据的序列进行模拟管理。

每一组输入数据包括三个数据：汽车的“到达”或“离去”信息，汽车标识（牌照号）以及到达或离去的时刻。

对每一组输入数据进行操作后的输出信息为：若是车辆到达，则输出汽车在停车场内或者便道上的停车位置；若是车辆离去，则输出汽车在停车场停留的时间和应缴纳的费用（便道上不收费）三概要设计需要设一个栈来模拟停车场，用顺序存储结构实现。

数据结构的抽象数据类型描述：有序的元素序列，将有限个元素按顺序排列的集合。

：有序的元素序列，但不同于数组，链表在内存中不是连续存放的，通过指针指向下⼀个元素。

：⼀种操作受限制的线性表，其限制是仅能在⼀端进⾏插⼊和删除。

新添加的元素会被保存到栈顶，称为⼊栈，删除的时候移除栈顶的第⼀个元素，称为出栈。

后进先出。

：⼀种操作受限制的线性表，其限制是仅能在前端进⾏删除，后端进⾏插⼊。

先进先出。

：⼀种具有层次结构的有限集合。

每个结点都有左右结点，⽐结点⼤的在结点右边，⽐结点⼩的在结点左边。

这样的特点使得查找效率很⾼效。

：由⼀堆⽆序的、不重复的元素组成的集合。

：通过<键，值>⽅式存储数据，每个元素都有<键，值>,通过键访问元素。

：特殊的树形结构。

最⼤值在根，每个⽗节点都⽐⼦节点⼤，称为最⼤堆；根是最⼩值，每个⽗节点都⽐⼦节点⼩，称为最⼩堆。

：⼀种特殊的队列，其特殊之处是根据优先级出队，⽽不是先进先出。

：n叉树结构，通过字符寻找下⼀个节点。

：集合与集合之间的运算。

⽐如两个元素是否同⼀个集合；合并集合；：类似映射。

不同之处是：将key通过哈希函数转成数字索引，再去访问数组的元素。

：由n（n ≥ 0）个结点组成的集合。

每个结点都可以指向其他结点。

数组类型名称：数组。

数据对象集： n（n ≥ 0）个元素构成的有序序列。

操作集：整数i表⽰位置，ElementType为元素类型。

1. 查找元素：int find( ElementType e)2. 插⼊元素：void insert(int i, ElementType e)3. 删除元素：ElementType remove(int i)4. 更新元素：void set(int i, ElementType e)5. 访问元素：ElementType get(int i)6. 返回长度：int length()链表类型名称：链表。

数据对象集： n（n ≥ 0）个结点构成的有限集合，每个结点带有指向下⼀个元素的指针操作集：整数i表⽰位置，ElementType为元素类型。

C语⾔泛型编程--抽象数据类型⼀、数据类型：在任何编程语⾔中，数据类型作为⼀个整体，ANSI-C包含的类型为：int、double、char……，程序员很少满意语⾔本⾝提供的数据类型，⼀个简单的办法就是构造类似：array、struct 或union。

那么，什么是数据类型呢？我们可以这样定义：⼀种数据类型是⼀些值的集合——通常char类型共有256不同的值，int有更多，double也包含更多的值，但是它通常和数学意义上的实数不同。

相应地，我们可以定义数据类型：包含⼀些值的集合，在值上⾯添加⼀些操作。

通常，这些值都是计算机可以表⽰，同时对其的操作或多或少反应了可⾏的硬件指令。

ANCI-C中的int类型在这⽅⾯表现得不是很好：在不同的机器上有不同的值，并且算术右移等操作也可能不同。

例如，通常我们定义⼀个线性结构的数据结构如下：并且我们定义如下的操作：⼆、抽象数据类型：当我们没有向⽤户展现具体实现，称为抽象数据类型，⽐如，我们可以从⼀个队列中移除⼀个元素，同事也可以按照⼀定的顺序向其中添加⼀个元素。

抽象数据类型给程序员提供了最⼤的灵活性，因为定义中不包含具体的实现，我们可以很⾃由地选择任何简单⾼效的实现。

抽象数据类型满⾜好的编程原则：信息隐藏与分治策略代表数据项的信息只展现给需要知道的⼈：对程序员但不对⽤户。

通过抽象数据类型，我们可以⽅便地隔离程序的制定与实现：以⾃⼰的⽅式将⼀个⼤的任务拆成⼩的模块三、例⼦--Set我们怎样构建⼀个抽象数据类型呢？⼀个集合set包含如下操作：add, find, drop……，它们将提供集合⼀个元素并且会返回添加的元素。

find操作被⽤作告诉我们是否某⼀个元素在集合内。

这样看来，set是⼀个抽象数据类型，声明我们对set的操作，从⼀个Set.h头⽂件开始：Set将在某种程度上展⽰我们在sets上的操作，add( )向set中添加⼀个元素，返回是否已经存在于set或是添加成功，find( )在set中寻找⼀个元素，返回位置或是空指针。

抽象数据类型名词解释抽象数据类型抽象数据类型(abstract data type)抽象数据类型是对具体数据类型的扩充，它提供了多种方式来组织数据，如二进制、结构化文本等。

在许多情况下，数据类型并不能全面反映系统的需求，于是出现了抽象数据类型。

抽象数据类型描述一个计算机系统可以使用哪些数据类型，其中每种数据类型定义了一组操作。

从设计角度看，一个抽象数据类型是特定于某个具体硬件和软件平台的，但是这个类型被应用到任何一个硬件和软件平台上都将具有相同的含义。

抽象数据类型分类根据实现该抽象数据类型所用数据元素的类型，可以将抽象数据类型分为：基本数据类型：具有通用性的数据类型，其定义简单。

抽象数据类型中的所有操作，都可以使用基本数据类型中的成员来实现。

具体数据类型：不具有通用性，其定义较复杂。

从设计角度看，由于具体数据类型中的成员可能要受到硬件的制约，使得设计人员不得不考虑到硬件的具体类型。

抽象数据类型的主要特点： 1、在抽象数据类型定义中，不仅包括对象的引用和数据元素的数据值，还定义了操作和函数调用关系。

2、抽象数据类型中，常量成员只能按照预先确定的格式传送，字符串长度必须遵循预先确定的长度。

3、抽象数据类型的数据元素是按照不同规则组合在一起的。

4、抽象数据类型允许用户建立新的数据类型。

2、抽象数据类型的内部表示法：用对象的名称作为指针，与数据元素的数据类型相联系的一种表示方法。

有两种形式，一种是与其它数据类型相联系的形式；另一种是与标识符相联系的形式。

3、接口方法：指用来说明一个类能够用于实现另一个类的功能的类型信息。

接口方法的定义很简单，它总是指向对象的内部或者是指向一个成员函数。

4、基类：也叫做父类或者是上级类。

基类实现的是一个类的数据操作。

基类中定义的每个数据操作都要有目的地实现。

5、派生类：也叫子类或者是下级类。

派生类实现的是一个类的功能。

6、虚基类：也叫做基类或者是自身。

虚基类就是一个类，其中定义的每个数据操作都无需实现。