A várólista adatstruktúrája és megvalósítása Java, Python és C / C ++ rendszerekben

Ebben az oktatóanyagban megtudhatja, mi a sor. Ezenkívül megtalálja a várólista megvalósítását a C, C ++, Java és Python nyelven.

A várakozási sor hasznos adatstruktúra a programozásban. Hasonlít a mozis terem előtti jegysorhoz, ahol az első, aki sorba lép, elsőként kap jegyet.

A várólista követi a First In First Out (FIFO) szabályt - az az elem megy be először, amelyik előbb jön ki.

A FIFO várólista ábrázolása

A fenti képen, mivel 1-et 2 előtt tartottak a sorban, az elsőt is eltávolítják a sorból. A FIFO szabályt követi .

Programozási szempontból az elemek sorba helyezését enqueue-nak , az elemek sorból való eltávolítását pedig dequeue- nak nevezzük .

Bármely programozási nyelven megvalósíthatjuk a várakozási sort, például C, C ++, Java, Python vagy C #, de a specifikáció nagyjából megegyezik.

A várólista alapvető műveletei

A várólista egy olyan objektum (absztrakt adatszerkezet - ADT), amely a következő műveleteket teszi lehetővé:

Enqueue : Adjon hozzá egy elemet a sor végéhez
Dequeue : Távolítson el egy elemet a sor elejéről
IsEmpty : Ellenőrizze, hogy a sor üres-e
IsFull : Ellenőrizze, hogy a sor tele van-e
Kukucskálás : Szerezd meg a sor elejének értékét anélkül, hogy eltávolítanád

A várólista működése

A várólista műveletek az alábbiak szerint működnek:

két mutató ELSŐ és HÁTSÓ
ELSŐ nyomon követni a sor első elemét
A HÁTSÓ nyomon követheti a sor utolsó elemét
kezdetben a FRONT és a REAR értékét állítsa -1 értékre

Művelet végrehajtása

ellenőrizze, hogy megtelt-e a sor
az első elemnél állítsa a FRONT értékét 0-ra
növelje a REAR indexet 1-gyel
adja hozzá az új elemet a REAR által jelzett pozícióba

Dequeue művelet

ellenőrizze, hogy a sor üres-e
adja vissza a FRONT által mutatott értéket
növelje a FRONT indexet 1-gyel
az utolsó elemnél állítsa vissza a FRONT és a REAR értékét -1 értékre

Enqueue és Dequeue műveletek

Sor megvalósítások Pythonban, Java-ban, C-ben és C ++ -on

Rendszerint tömböket használunk a várólisták Java és C / ++ rendszerben történő megvalósítására. A Python esetében listákat használunk.

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; )

Korlátozások a sorban

Ahogy az alábbi képen is látható, egy kis enqués és dequeline után a sor nagysága csökkent.

A sor korlátozása

És csak akkor adhatunk hozzá 0 és 1 indexet, ha a sor visszaáll (ha az összes elem törlésre került).

Miután a REAR eléri az utolsó indexet, ha további elemeket tárolhatunk az üres helyeken (0 és 1), felhasználhatjuk az üres tereket. Ezt egy módosított, kör alakú sornak hívják.

Komplexitás elemzése

A tömböt használó várólista enqueue és dequeue műveleteinek összetettsége O(1).

A várólista alkalmazásai

CPU ütemezése, Lemezütemezés
Amikor az adatokat aszinkron módon továbbítják két folyamat között. A várakozási sor a szinkronizáláshoz használható. Például: IO pufferek, csövek, fájl IO stb
Megszakítások kezelése valós idejű rendszerekben.
A Call Center telefonrendszerek a várólistákat használják az őket hívó emberek rendben tartására.