《数据结构课件队列》课件

数据结构课件队列-队列是一种抽象数据类型，它遵循先进先出FIFO原则数据项按顺序添加，并在相反的顺序中检索by什么是队列先进先出线性结构队列遵循先进先出的原则，先进入队列的队列是一种线性数据结构，元素按照特定元素会先被取出的顺序排列，就像一条有序的队伍队列的特点先进先出线性结构队列遵循先进先出FIFO的原则，队列是一种线性数据结构，元素之间先进入队列的元素将最先被取出按顺序排列，每个元素都有一个前驱和后继单向访问应用广泛只能从队列的尾部添加元素，从队列队列在计算机科学中应用广泛，例如的头部删除元素任务调度、缓冲区管理、打印任务管理等队列的基本操作入队出队12将新元素添加到队列的尾部从队列的头部移除元素获取队首元素判断队列是否为空34查看队列中第一个元素检查队列是否包含任何元素队列的顺序存储实现数组1使用数组来存储队列元素front2指向队头元素rear3指向队尾元素的下一个位置顺序存储实现是使用数组来存储队列元素的一种常见方法队列的大小在初始化时被固定，数组的索引对应队列元素的顺序顺序队列的入队和出队入队1将新元素插入到队尾，类似于在数组末尾添加一个新元素出队2删除队首元素，类似于从数组头部删除第一个元素操作步骤3•检查队列是否已满•如果队列未满，将新元素插入到队尾•如果队列已满，则无法入队，需要进行处理•检查队列是否为空•如果队列不为空，删除队首元素•如果队列为空，则无法出队，需要进行处理顺序队列溢出和下溢溢出下溢队列已满，无法添加新元素队列为空，无法删除元素循环队列的实现环形数组使用一个固定大小的数组，将数组的末尾连接到开头，形成一个环形结构前后指针使用两个指针分别指向队列的头部和尾部，用于控制入队和出队操作边界处理需要特殊处理循环队列的边界条件，以避免数组越界空间利用相比于顺序队列，循环队列可以有效地利用数组空间，避免空间浪费循环队列的操作入队操作出队操作在循环队列中入队时，需要先判断队列是否在循环队列中出队时，需要先判断队列是否已满如果队列已满，则不能入队否则，为空如果队列为空，则不能出队否则，将元素插入到队尾，并将队尾指针指向下一将队头指针指向下一个位置，并将队头元素个位置删除链式队列的实现节点结构1包含数据域和指向下一个节点的指针队列头指针2指向队列的第一个节点队列尾指针3指向队列的最后一个节点操作4入队、出队、判空、判满链式队列的实现使用链表，每个节点包含数据域和指向下一个节点的指针队列头指针指向队列的第一个节点，队列尾指针指向队列的最后一个节点链式队列的操作包括入队、出队、判空、判满链式队列的操作入队出队在链式队列的尾部添加新节点，将新节点的地址存入尾节点的next删除队头节点，并将队头指针指向下一个节点，释放原队头节点的指针空间获取队头元素获取队列长度直接返回队头节点的值遍历整个链式队列，统计节点数量队列的应用任务调度-任务排序资源分配任务监控队列可以用于根据优先级或到达时间对任务进队列可以管理有限的资源，例如CPU或内存通过队列，可以跟踪任务的执行状态，并及时行排序，确保重要任务先执行，分配给等待执行的任务处理异常情况队列的应用缓冲区-数据缓存流媒体播放程序性能优化缓冲区用于暂时存储数据，例如从磁盘读取数缓冲区允许流媒体播放器预先加载数据，确保缓冲区可以减少对磁盘或网络的频繁访问，提据或向网络发送数据流畅播放高程序性能队列的应用打印任务管理-打印任务管理系统使用队列来存储和处理打印请求每个打印请求都会被添加到队列中，并按顺序等待打印队列的先进先出FIFO特性确保了打印任务按照提交的顺序执行，防止打印请求相互混淆队列的应用银行业务管理-银行排队系统自动取款机

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22.队列可以模拟银行排队系统，客户到达银行后进入队列，按顺序自动取款机可以使用队列存储等待取款的客户请求，以确保按顺等待服务序处理银行柜台管理银行交易处理

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44.银行柜台可以使用队列来管理客户的办理业务流程，提高效率银行的交易处理系统可以使用队列来存储交易请求，确保交易的顺序执行队列的优点先进先出易于实现队列遵循“先进先出”的原则，确保数队列可以使用多种数据结构实现，如据按顺序处理，易于管理顺序存储或链式存储，实现简单易懂广泛应用队列应用广泛，从操作系统到网络编程，都发挥着重要作用，解决多种实际问题队列的缺点有限容量元素顺序固定队列通常具有预定义的容量，一旦队列遵循FIFO（先进先出）原则容量已满，则无法添加更多元素，无法直接访问或修改队列中的元素特定用途队列主要适用于处理特定任务，如任务调度和缓冲区管理队列与栈的区别栈队列后进先出LIFO，就像一叠书，最后放进去的书最先被取出来先进先出FIFO，就像排队买票，最先排队的人最先被服务双端队列Deque定义灵活栈和队列双端队列（Deque）是一种允许从两端进行插与单端队列相比，双端队列更加灵活，可以根双端队列可以模拟栈和队列的功能，具有较高入和删除操作的线性数据结构据需要从头部或尾部进行操作的通用性的基本操作Deque入队出队访问大小Enqueue DequeueAccess Size在Deque的头部或尾部添加元从Deque的头部或尾部删除元访问Deque中的任意元素返回Deque中元素的数量素素根据访问位置区分头部访问和尾用于判断Deque是否为空或已根据插入位置区分头部入队和尾根据删除位置区分头部出队和尾部访问满部入队部出队的应用撤销重做Deque-撤销操作重做操作双端队列可以实现撤销操作，保存用户的操作步骤，方便用户撤回当用户撤销操作后，还可以使用重做操作，将撤销的操作恢复回来不必要的操作文本编辑器图形设计软件文本编辑器使用双端队列实现撤销重做功能，让用户可以方便地修图形设计软件也使用双端队列实现撤销重做功能，让用户可以方便改和恢复文档地修改和恢复图形的应用滑动窗口Deque-滑动窗口是数据分析中常用的一种技术，用于在数据流中跟踪一段固定长度的数据窗口，并进行实时分析Deque的双端插入和删除特性，使其成为实现滑动窗口的理想选择它可以高效地添加新数据，并移除过期数据优先队列的概念优先级每个元素都有一个优先级，优先级高的元素先出队排序规则优先队列可以根据不同的规则进行排序，例如升序或降序队列特性优先队列遵循先进先出FIFO的原则，但优先级高的元素会先出队优先队列的实现堆-堆的特点堆是一种特殊的二叉树，满足堆性质完全二叉树，父节点值大于子节点值（大顶堆）或小于子节点值（小顶堆）堆的实现使用数组存储堆，根据节点索引可快速找到父节点和子节点，提高效率堆的操作堆的操作包括插入、删除、排序等，利用堆性质来实现高效的增删操作堆的应用堆在优先队列、排序算法、图算法等领域都有重要应用，如Dijkstra算法优先队列的操作插入删除12将元素插入优先队列，按照优先从优先队列中删除优先级最高的级排序元素获取大小34获取优先级最高的元素，但不删查询优先队列中元素的数量除它优先队列的应用任务调度-任务调度动态分配资源优化优先队列用于管理任务调度，根据优先级分配优先队列可以根据任务的优先级进行动态分配优化系统资源分配，提高工作效率，减少延迟资源，确保重要的任务先执行优先队列的应用图算法-最短路径算法最小生成树算法Dijkstra算法，A*算法等Prim算法，Kruskal算法等拓扑排序搜索用于解决依赖关系的排序问题，例如优先队列可以优化搜索算法，例如广任务调度度优先搜索BFS和深度优先搜索DFS课后总结队列的基本概念链式队列队列的应用理解队列的定义，特点和基本操作理解链式队列的实现原理熟悉队列在不同场景下的应用掌握顺序队列和循环队列的实现方式掌握链式队列的操作方法了解双端队列和优先队列的特点和应用问题讨论欢迎提出与队列相关的问题可以询问队列的具体应用场景、不同队列实现的优缺点，或者您在学习队列的过程中遇到的任何困惑让我们一起深入探讨队列的奥妙！。