队列---面试知识点整理

数据结构包括逻辑结构和存储结构。

逻辑结构包括集合、线性结构、树形结构、图形结构。

存储结构包括顺序存储结构、链式存储结构、索引存储结构、哈希存储结构。

“线性表”中的“线性”是逻辑结构的概念，是指

（1）开始结点和终端结点都是唯一的；

（2）除了开始结点和终端结点，其余结点都有且仅有一个直接前驱，有且仅有一个直接后继。

“循环链表”中的“链表”是存储结构的概念，是指

不要求逻辑上相邻的结点在物理上也相邻，结点间的逻辑关系是由附加的指针字段表示的。

综上 ，循环链表也是链表的一种，链表满足线性表的条件，所以循环链表自然也属于线性表。

栈，它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和删除运算。这一端被称为栈顶，相对地，把另一端称为栈底。

队列,是一种特殊的 线性表 ，特殊之处在于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，和栈一样，队列是一种操作受限制的线性表。进行插入操作的端称为队尾，进行删除操作的端称为队头

递归是栈实现的。栈是先进后出,也就是上次递归调用的时候,保存在栈顶, 在返回的时候出栈,所以是递归是依靠栈实现的.

PS: 非递归形式的深度优先搜索要用栈,而广度优先使用了队列。

某带链的队列初始状态为 front=rear=NULL 。经过一系列正常的入队与退队操作后， front=rear=10 。该队列中的元素个数为（ ）

往队列的队尾插入一个元素为入队，从队列的排头删除一个元素称为退队。初始时 front=rear=0 ， front 总是指向队头元素的前一位置，入队一次 rear+1 ，退队一次 front+1 。队列队头队尾指针相同时队列为空。而带链的队列，由于每个元素都包含一个指针域指向下一个元素，当带链队列为空时 front=rear=Null ，插入第 1 个元素时， rear+1 指向该元素， front+1 也指向该元素，插入第 2 个元素时 rear+1 ， front 不变，删除 1 个元素时 front+1 。即 front=rear 不为空时带链的队列中只有一个元素。

当队列中只有一个元素时，出队后需要清空对头和队尾指针。

线性结构与非线性结构，主要看元素之间的关系，如果是一对一的关系则是线性表，如果不是一对一的关系则是非线性表。

循环队列中，由于入队时尾指针向前追赶头指针；出队时头指针向前追赶尾指针，造成队空和队满时头尾指针均相等。因此，无法通过条件front==rear来判别队列是"空"还是"满"。

解决这个问题的方法至少有两种：

① 另设一布尔变量以区别队列的空和满；

②另一种方式就是数据结构常用的： 队满时：(rear+1)%n==front，n为队列长度（所用数组大小），由于rear，front均为所用空间的指针，循环只是逻辑上的循环，所以需要求余运算.

队列元素=(尾指针-头指针+队列容量)%队列容量。循环队列中的元素个数随队头指针与队尾指针的变化而动态变化

双端队列是一种同时具有队列和栈的性质的一种数据结构，在队列的两头都可以进行插入和删除的操作；输入受限的双端队列是指只能从队列一端输入，可以从两端输出的双端队列；同理，输出受限的双端队列是指只能从队列一端输出，可以从两端输入的双端队列；如果双端队列允许从一端输入，从一端输出，则是普通的队列，如果双端队列只允许从一端输入和输出则是栈。因此说双端队列同时具有队列和栈两种数据结构的性质。

Redis和kafka都是常见的开源队列。

队列是一种操作受限 的结构，即只能在队首删除和队尾插入

栈是解决封闭对应问题的有效方法。

比如在解析XML中，遇到一个<demo>标签（左标签）就入栈，遇到其子标签的左标签（如<subdemo>）同样入栈。遇到右标签(如</subdemo>或</demo>)就校验栈顶标签是否与该右标签对应，能对应就出栈，不能对应则说明标签不对称，是无效的XML文件

存储结构是数据的逻辑结构用计算机语言的实现，常见的存储结构有： 顺序存储 ， 链式存储 ， 索引存储 ，以及 散列存储 。其中散列所形成的存储结构叫 散列表（又叫哈希表） ，因此哈希表也是一种存储结构。栈只是一种抽象数据类型，是一种逻辑结构，栈逻辑结构对应的顺序存储结构为顺序栈，对应的链式存储结构为链栈，循环队列是顺序存储结构，链表是线性表的链式存储结构

用循环链表表示队列，必定有链表的头结点，题目中说链表设有尾指针。因此入队操作在链表尾插入，直接插入再尾指针指向的节点后面，时间复杂度是常数级的；出队操作在链表表头进行，也就是删除表头指向的节点，时间复杂度也是常数级的。

在栈中，栈底保持不变，有元素入栈，栈顶指针增加；有元素出栈，栈顶指针减小。在循环队列中，队头指针和队尾指针的动态变化决定队列的长度。在循环链表中，前一个结点指向后一个结点，而最后一个结点指向头结点，只有头结点是固定的。线性链表中，由于前一个结点包含下一个结点的指针，尾结点指针为空，要插入删除元素，只需要改变相应位置的结点指针即可，头指针和尾指针无法决定链表长度。

循环队列解决的是“假溢出”问题，但是仍然会出现真正的溢出问题。假溢出指的是下标溢出，真溢出指的是空间溢出。

DFS是深度优先搜索，是后进先出，所以需要借助于一个栈来实现。而BFS，也就是广度优先搜索才是借助一个队列来实现

循环队列，其队头指针为front，队尾指针为rear；循环队列长度为N。其队内有效长度为？(假设队头不存放数据) (rear - front + N) % N

下面数据结构能够支持随机的插入和删除操作、并具有较好的性能的是____。

1，数组是在定义的时候申请一块连续的内存空间，访问某个元素只需要通过下标就可以，但是随机插入和删除都要移动后面所有的元素，所以，数组肯定不行；

2，链表，是非连续的空间，通过指针访问，所以随机插入和删除通过指针之间的操作很方便，但是如果要查询一个数的时候还是得依次便利，但是题目问的是随机插入和删除，所以，链表可以；

3，栈，所有的操作都是在栈顶，如果要随机插入或者删除某个数也必须依次对其他数就行操作，所以，栈也排除；

4，队列，通过队头和队尾指针进行读入数据和删除数据，如果直接在队尾添加数据很方便，但是，题目中是随机，所以，队列排序；

5，哈希表通过键值对操作，只要知道相关的key很容易就行读取和删除，插入某个元素也通过key很方便，所以，哈希表肯定可以；

栈的常见应用：浏览器历史纪录，Android中的最近任务，Activity的启动模式，CPU中栈的实现，Word自动保存，解析计算式，解析xml/json

循环队列的相关条件和公式：

队尾指针是rear,队头是front，其中QueueSize为循环队列的最大长度

1.队空条件：rear==front

2.队满条件：(rear+1) %QueueSIze==front

3.计算队列长度：（rear-front+QueueSize）%QueueSize

4.入队：（rear+1）%QueueSize

5.出队：（front+1）%QueueSize