V tej vadnici boste izvedeli, kaj je vrsta. Prav tako boste našli izvedbo čakalne vrste v C, C ++, Java in Python.
Čakalna vrsta je uporabna podatkovna struktura pri programiranju. Podobno je čakalni vrsti pred kino dvorano, kjer je prva oseba, ki vstopi v vrsto, prva oseba, ki dobi vstopnico.
Čakalna vrsta sledi pravilu First In First Out (FIFO) - element, ki gre najprej, je element, ki pride ven prvi.
Zastopanje v vrsti FIFO
Na zgornji sliki je bil 1, ki je bil v čakalni vrsti pred 2, prvi odstranjen tudi iz čakalne vrste. Sledi pravilu FIFO .
V programskem smislu se postavitev elementov v čakalno vrsto imenuje čakalna vrsta , odstranjevanje elementov iz čakalne vrste pa izteka .
Čakalno vrsto lahko implementiramo v kateri koli programski jezik, kot so C, C ++, Java, Python ali C #, vendar je specifikacija skoraj enaka.
Osnovne operacije čakalne vrste
Čakalna vrsta je objekt (abstraktna podatkovna struktura - ADT), ki omogoča naslednje operacije:
- Enqueue : dodajte element na konec čakalne vrste
- Dequeue : Odstranite element s sprednje strani čakalne vrste
- IsEmpty : Preverite, ali je vrsta prazna
- IsFull : Preverite, ali je vrsta polna
- Pogled : pridobite vrednost sprednje strani čakalne vrste, ne da bi jo odstranili
Delo v čakalni vrsti
Operacije v čakalni vrsti delujejo na naslednji način:
- dva kazalca PREDNJI in ZADNJI
- FRONT sledi prvemu elementu čakalne vrste
- REAR sledi zadnjemu elementu čakalne vrste
- sprva nastavite vrednost FRONT in REAR na -1
Operacija v čakalni vrsti
- preverite, ali je vrsta polna
- za prvi element nastavite vrednost FRONT na 0
- zvišajte indeks REAR za 1
- dodajte nov element v položaj, na katerega kaže REAR
Dequeue Operation
- preverite, ali je vrsta prazna
- vrne vrednost, ki jo kaže FRONT
- zvišajte indeks FRONT za 1
- za zadnji element ponastavite vrednosti FRONT in REAR na -1
Enqueue in Dequeue Operations
Izvedbe v čakalni vrsti v Python, Java, C in C ++
Za izvajanje čakalnih vrst v Java in C / ++ običajno uporabljamo polja. V primeru Pythona uporabljamo sezname.
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; )
Omejitve čakalne vrste
Kot lahko vidite na spodnji sliki, je bila vrsta čakalnih vrst zmanjšana.
Omejitev čakalne vrste
In indekse 0 in 1 lahko dodamo le, ko je čakalna vrsta ponastavljena (ko so vsi elementi razdeljeni v čakalno vrsto).
Če lahko REAR doseže zadnji indeks, če lahko v prazne prostore (0 in 1) shranimo dodatne elemente, lahko prazne prostore izkoristimo. To se izvaja s spremenjeno čakalno vrsto, imenovano krožna vrsta.
Analiza kompleksnosti
Zapletenost operacij čakalne vrste in dequeue v čakalni vrsti z uporabo polja je O(1).
Aplikacije v čakalni vrsti
- Načrtovanje procesorja, razporejanje diskov
- Ko se podatki prenašajo asinhrono med dvema procesoma, se vrsta uporablja za sinhronizacijo. Na primer: IO odbojniki, cevi, IO datoteke itd
- Obravnavanje prekinitev v sistemih v realnem času.
- Telefonski sistemi klicnega centra uporabljajo čakalne vrste, da zadržijo ljudi, ki jih kličejo po vrstnem redu.
Priporočena branja
- Vrste čakalne vrste
- Krožna vrsta
- Struktura podatkov Deque
- Prednostna vrsta
