I denne vejledning lærer du, hvad en kø er. Du finder også implementering af kø i C, C ++, Java og Python.
En kø er en nyttig datastruktur ved programmering. Det svarer til billetkøen uden for en biografhal, hvor den første person, der kommer ind i køen, er den første person, der får billetten.
Kø følger FIFO- reglen (First In First Out) - det element, der går først ind, er det element, der kommer først ud.
FIFO-repræsentation af kø
I ovenstående billede, da 1 blev holdt i køen før 2, er det også den første, der fjernes fra køen. Det følger FIFO- reglen.
I programmeringsbetingelser kaldes at placere genstande i køen enqueue , og at fjerne genstande fra køen kaldes dequeue .
Vi kan implementere køen på ethvert programmeringssprog som C, C ++, Java, Python eller C #, men specifikationen er stort set den samme.
Grundlæggende betjening af kø
En kø er et objekt (en abstrakt datastruktur - ADT), der tillader følgende operationer:
- Enqueue : Føj et element til slutningen af køen
- Dequeue : Fjern et element fra køens forside
- IsEmpty : Kontroller, om køen er tom
- IsFull : Kontroller, om køen er fuld
- Kig : Få værdien af køens forside uden at fjerne den
Arbejde i kø
Køoperationer fungerer som følger:
- to pege foran og bagpå
- FRONT sporer det første element i køen
- BAG det sidste element i køen
- oprindeligt indstilles værdien FRONT og BAG til -1
Enqueue-drift
- kontrollere, om køen er fuld
- for det første element skal du indstille værdien for FRONT til 0
- øg REAR-indekset med 1
- tilføj det nye element i den position, som REAR peger på
Dequeue-drift
- kontrollere, om køen er tom
- returner den værdi, der er angivet med FRONT
- øg FRONT-indekset med 1
- for det sidste element, nulstil værdierne for FRONT og BAG til -1
Enqueue og Dequeue-operationer
Køimplementeringer i Python, Java, C og C ++
Vi bruger normalt arrays til at implementere køer i Java og C / ++. I tilfælde af Python bruger vi lister.
Python Java C C ++ # Queue implementation in Python class Queue: def __init__(self): self.queue = () # Add an element def enqueue(self, item): self.queue.append(item) # Remove an element def dequeue(self): if len(self.queue) < 1: return None return self.queue.pop(0) # Display the queue def display(self): print(self.queue) def size(self): return len(self.queue) q = Queue() q.enqueue(1) q.enqueue(2) q.enqueue(3) q.enqueue(4) q.enqueue(5) q.display() q.dequeue() print("After removing an element") q.display()
// Queue implementation in Java public class Queue ( int SIZE = 5; int items() = new int(SIZE); int front, rear; Queue() ( front = -1; rear = -1; ) boolean isFull() ( if (front == 0 && rear == SIZE - 1) ( return true; ) return false; ) boolean isEmpty() ( if (front == -1) return true; else return false; ) void enQueue(int element) ( if (isFull()) ( System.out.println("Queue is full"); ) else ( if (front == -1) front = 0; rear++; items(rear) = element; System.out.println("Inserted " + element); ) ) int deQueue() ( int element; if (isEmpty()) ( System.out.println("Queue is empty"); return (-1); ) else ( element = items(front); if (front>= rear) ( front = -1; rear = -1; ) /* Q has only one element, so we reset the queue after deleting it. */ else ( front++; ) System.out.println("Deleted -> " + element); return (element); ) ) void display() ( /* Function to display elements of Queue */ int i; if (isEmpty()) ( System.out.println("Empty Queue"); ) else ( System.out.println("Front index-> " + front); System.out.println("Items -> "); for (i = front; i " + rear); ) ) public static void main(String() args) ( Queue q = new Queue(); // deQueue is not possible on empty queue q.deQueue(); // enQueue 5 elements q.enQueue(1); q.enQueue(2); q.enQueue(3); q.enQueue(4); q.enQueue(5); // 6th element can't be added to because the queue is full q.enQueue(6); q.display(); // deQueue removes element entered first i.e. 1 q.deQueue(); // Now we have just 4 elements q.display(); ) )
// Queue implementation in C #include #define SIZE 5 void enQueue(int); void deQueue(); void display(); int items(SIZE), front = -1, rear = -1; int main() ( //deQueue is not possible on empty queue deQueue(); //enQueue 5 elements enQueue(1); enQueue(2); enQueue(3); enQueue(4); enQueue(5); // 6th element can't be added to because the queue is full enQueue(6); display(); //deQueue removes element entered first i.e. 1 deQueue(); //Now we have just 4 elements display(); return 0; ) void enQueue(int value) ( if (rear == SIZE - 1) printf("Queue is Full!!"); else ( if (front == -1) front = 0; rear++; items(rear) = value; printf("Inserted -> %d", value); ) ) void deQueue() ( if (front == -1) printf("Queue is Empty!!"); else ( printf("Deleted : %d", items(front)); front++; if (front> rear) front = rear = -1; ) ) // Function to print the queue void display() ( if (rear == -1) printf("Queue is Empty!!!"); else ( int i; printf("Queue elements are:"); for (i = front; i <= rear; i++) printf("%d ", items(i)); ) printf(""); )
// Queue implementation in C++ #include #define SIZE 5 using namespace std; class Queue ( private: int items(SIZE), front, rear; public: Queue() ( front = -1; rear = -1; ) bool isFull() ( if (front == 0 && rear == SIZE - 1) ( return true; ) return false; ) bool isEmpty() ( if (front == -1) return true; else return false; ) void enQueue(int element) ( if (isFull()) ( cout << "Queue is full"; ) else ( if (front == -1) front = 0; rear++; items(rear) = element; cout << endl << "Inserted " << element << endl; ) ) int deQueue() ( int element; if (isEmpty()) ( cout << "Queue is empty" <= rear) ( front = -1; rear = -1; ) /* Q has only one element, so we reset the queue after deleting it. */ else ( front++; ) cout << endl < " << element << endl; return (element); ) ) void display() ( /* Function to display elements of Queue */ int i; if (isEmpty()) ( cout << endl << "Empty Queue" << endl; ) else ( cout << endl < " << front; cout << endl < "; for (i = front; i <= rear; i++) cout << items(i) << " "; cout << endl < " << rear << endl; ) ) ); int main() ( Queue q; //deQueue is not possible on empty queue q.deQueue(); //enQueue 5 elements q.enQueue(1); q.enQueue(2); q.enQueue(3); q.enQueue(4); q.enQueue(5); // 6th element can't be added to because the queue is full q.enQueue(6); q.display(); //deQueue removes element entered first i.e. 1 q.deQueue(); //Now we have just 4 elements q.display(); return 0; )
Begrænsninger i kø
Som du kan se på billedet nedenfor, er køens størrelse blevet reduceret efter en smule efterfølgende og dequeuing.
Begrænsning af en kø
Og vi kan kun tilføje indeks 0 og 1, når køen nulstilles (når alle elementerne er blevet dequeued).
Når REAR når det sidste indeks, og hvis vi kan gemme ekstra elementer i de tomme rum (0 og 1), kan vi gøre brug af de tomme rum. Dette implementeres af en modificeret kø kaldet den cirkulære kø.
Kompleksitetsanalyse
Kompleksiteten af enqueue og dequeue operationer i en kø ved hjælp af en array er O(1).
Anvendelser af kø
- CPU-planlægning, Diskplanlægning
- Når data overføres asynkront mellem to processer. Køen bruges til synkronisering. For eksempel: IO-buffere, rør, fil-IO osv
- Håndtering af afbrydelser i realtidssystemer.
- Call Center-telefonsystemer bruger køer til at holde folk, der ringer til dem.
Anbefalede målinger
- Typer af kø
- Cirkulær kø
- Deque datastruktur
- Prioritetskø
