今日深入学习了数据结构中的队列,它与之前所学的栈有着截然不同的特性。
概念上,队列遵循先进先出(FIFO)原则,就如同日常生活中的排队场景,先到的人先接受服务,最先进入队列的元素最先被取出。它有队头(front)和队尾(rear)两个关键指针,分别用于标识队列的起始位置和末尾位置,元素从队尾进入,从队头出去。
学习队列的操作时,初始化是首要步骤。对于顺序队列(基于数组实现),同样用结构体来表示,结构体包含存储元素的数组以及队头、队尾指针。初始化时,通常将队头和队尾指针都设为特定值,如 0,表明队列为空。
入队操作,以顺序队列为例,首先要判断队列是否已满,若队尾指针达到数组上限,可能表示队列已满(实际判断要根据循环队列等不同实现方式微调),此时需处理队列溢出情况,一般给出提示信息。若队列未满,将元素添加到队尾指针所指向位置,然后队尾指针向后移动一位(在简单顺序队列实现中,表现为 rear++)。
出队操作则是先判断队列是否为空,空队列无法执行出队操作,若为空需提示错误。当队列非空时,取出队头指针所指向的元素,然后队头指针向后移动一位(front++),使队列的下一个元素成为新的队头。
遍历队列可用于查看队列中的元素,从队头开始,按照顺序依次访问元素,直到队尾,但要注意边界条件,防止越界访问。
实践过程中,遇到不少难题。在顺序队列中,随着入队出队操作频繁进行,容易出现 “假溢出” 现象,即队尾指针已到达数组末尾,但队头前面还有空闲空间,此时需要采用循环队列等优化策略来解决。另外,边界条件判断不准确也是常犯错误,比如队列空时出队、满时入队,导致程序出错。
明日计划深入学习队列在实际应用中的经典算法,像利用队列实现广度优先搜索(BFS)算法,进一步理解队列的强大功能,同时巩固今日所学操作,提升运用队列解决复杂问题的能力。