图解数据结构（3）——队

队（Queue）

前一篇讲了栈（Stack），队和栈其实只有一个差别，栈是先进后出，队是先进先出，如图：



从图中可以看出，队有两个常用的方法，Enqueue和Dequeue，顾名思义，就是进队和出队了。队和栈一样，既可以用数组实现，也可以用链表实现，我还是偏向于用数组，我的实现示意图如下：



队有啥用呢？一个最常用的用途就是“buffer”，即缓冲区，比如有一批从网络来的数据，处理需要挺长的时间，而数据抵达的间隔并不均匀，有时快，有时慢，先来的先处理，后来的后处理，于是你创建了一个队，用来缓存这些数据，出队一笔，处理一笔，直到队列为空。当然队的作用远不止于此，下面的例子也是一个很经典的例子，希望读者能举一反三。

例子：使用队对树进行广度优先遍历。

广度优先区别于深度优先，即优先遍历最靠近根节点的各个节点：



我们的算法是：

1，根节点入队

2，出队一个节点，算一次遍历，直到队列为空

3，将刚出队的节点的子节点入队

4，转到2

队列的状况如下图：



树的遍历一般习惯使用递归，理论上所有的递归都可以转变为迭代，如何实现这个转变？队就是其中一种有效的办法，OK，下面我给出上述例题的代码以及注释。

//Not grace code but enough for demo. ^_^

#include "stdio.h"

// The Node

//////////////////////////////////////////////////////////////////////////

struct Node

{

Node(char cChar, int iSubNodeNum=0);

~Node();

char m_cChar;

int m_iSubNodeNum;

Node** m_arrNodePointer; //Pointers to the sub-node.

};

Node::Node(char cChar, int iSubNodeNum)

{

m_cChar = cChar;

m_iSubNodeNum = iSubNodeNum;

if(iSubNodeNum!=0)

m_arrNodePointer = new Node*[iSubNodeNum];

else

m_arrNodePointer = NULL;

}

Node::~Node()

{

if(m_arrNodePointer!=NULL)

delete[] m_arrNodePointer;

}

// The Queue

//////////////////////////////////////////////////////////////////////////

class Queue

{

public:

Queue(int iAmount=10);

~Queue();

//return 0 means failed, return 1 means succeeded.

int Enqueue(Node* node);

int Dequeue(Node* & node);

private:

int m_iAmount;

int m_iCount;

Node** m_ppFixed; //The pointer array to implement the queue.

int m_iHead;

int m_iTail;

};

Queue::Queue(int iAmount)

{

m_iCount = 0;

m_iAmount = iAmount;

m_ppFixed = new Node*[iAmount];



m_iHead = 0;

m_iTail = iAmount-1;

}

Queue::~Queue()

{

delete[] m_ppFixed;

}

int Queue::Enqueue(Node* node)

{

if(m_iCount<m_iAmount)

{

++m_iTail;

if(m_iTail > m_iAmount-1)

m_iTail = 0;

m_ppFixed[m_iTail] = node;

++m_iCount;

return 1;

}

else

return 0;

}

int Queue::Dequeue(Node* & node)

{

if(m_iCount>0)

{

node = m_ppFixed[m_iHead];

++m_iHead;

if(m_iHead > m_iAmount-1)

m_iHead = 0;

--m_iCount;

return 1;

}

else

return 0;

}

// Main

//////////////////////////////////////////////////////////////////////////

int main(int argc, char* argv[])

{

//Construct the tree.

Node nA('A', 3);

Node nB('B', 2);

Node nC('C');

Node nD('D', 3);

Node nE('E');

Node nF('F', 2);

Node nG('G');

Node nH('H', 1);

Node nI('I');

Node nJ('J');

Node nK('K');

Node nL('L');

nA.m_arrNodePointer[0] = &nB;

nA.m_arrNodePointer[1] = &nC;

nA.m_arrNodePointer[2] = &nD;

nB.m_arrNodePointer[0] = &nE;

nB.m_arrNodePointer[1] = &nF;

nD.m_arrNodePointer[0] = &nG;

nD.m_arrNodePointer[1] = &nH;

nD.m_arrNodePointer[2] = &nI;

nF.m_arrNodePointer[0] = &nJ;

nF.m_arrNodePointer[1] = &nK;

nH.m_arrNodePointer[0] = &nL;

Queue que;

que.Enqueue(&nA);



Node *pNode;

while (que.Dequeue(pNode)==1)

{

printf("%c ", pNode->m_cChar);

int i;

for(i=0; i<pNode->m_iSubNodeNum; i++)

{

que.Enqueue(pNode->m_arrNodePointer[i]);

}

}

return 0;

}
代码不算通用，但用来演示和理解足够了，下一篇的内容更精彩！

（未完待续……）