I denna handledning lär du dig vad en kö är. Dessutom hittar du implementering av kö i C, C ++, Java och Python.
En kö är en användbar datastruktur vid programmering. Det liknar biljettkön utanför en biosal, där den första som går in i kön är den första som får biljetten.
Kön följer FIFO- regeln ( First In First Out) - objektet som går först är det objekt som kommer ut först.
FIFO Representation of Queue
I ovanstående bild, eftersom 1 förvarades i kön före 2, är den också den första som tas bort från kön. Den följer FIFO- regeln.
I programmeringsbetingelser kallas att placera objekt i kön enqueue och att ta bort objekt från kön kallas dequeue .
Vi kan implementera kön på vilket programmeringsspråk som helst som C, C ++, Java, Python eller C #, men specifikationen är ungefär densamma.
Grundläggande funktioner för kö
En kö är ett objekt (en abstrakt datastruktur - ADT) som tillåter följande operationer:
- Enqueue : Lägg till ett element i slutet av kön
- Dequeue : Ta bort ett element från kön
- IsEmpty : Kontrollera om kön är tom
- IsFull : Kontrollera om kön är full
- Titta : Få värdet på kön framifrån utan att ta bort det
Arbeta i kö
Köoperationer fungerar enligt följande:
- två pekare FRONT och BAK
- FRONT spåra det första elementet i kön
- BAKA spår det sista elementet i kön
- initialt, ställ in värdet FRONT och BAK till -1
Enqueue-drift
- kontrollera om kön är full
- för det första elementet, ställ in värdet på FRONT till 0
- öka REAR-indexet med 1
- lägg till det nya elementet i den position som REAR pekar på
Dequeue-drift
- kontrollera om kön är tom
- returnera värdet som FRONT
- öka FRONT-indexet med 1
- för det sista elementet, återställ värdena FRONT och BAK till -1
Enqueue och Dequeue-operationer
Köimplementeringar i Python, Java, C och C ++
Vi använder vanligtvis arrays för att implementera köer i Java och C / ++. När det gäller Python använder vi listor.
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; )
Begränsningar av kö
Som du kan se på bilden nedan har köns storlek minskat efter lite inkapning och avkalkning.
Begränsning av en kö
Och vi kan bara lägga till index 0 och 1 endast när kön återställs (när alla element har avskalats).
När REAR når det sista indexet kan vi använda de tomma utrymmena om vi kan lagra extra element i de tomma utrymmena (0 och 1). Detta implementeras av en modifierad kö som kallas cirkulär kö.
Komplexitetsanalys
Komplexiteten i enqueue- och dequeue-operationer i en kö med en array är O(1).
Tillämpningar av kö
- CPU-schemaläggning, Disk Schemaläggning
- När data överförs asynkront mellan två processer. Kön används för synkronisering. Till exempel: IO-buffertar, rör, fil-IO, etc.
- Hantering av avbrott i realtidssystem.
- Call Center-telefonsystem använder köer för att hålla folk i ordning.
Rekommenderade avläsningar
- Typer av kö
- Cirkulär kö
- Deque Datastruktur
- Prioritetskö
