Go-队列
1. 队列的应用场景
2. 队列的介绍
1)队列是一个有序列表,可以用数组或是链表来实现。
2)遵循先入先出的原则。即:先存入队列的数据,要先取出。后存入的要后取出。
示意图:(使用数组模拟队列示意图)
3.数组模拟队列
1)队列本身是有序列表,若使用数组的结构来存储队列的数据,则队列数组声明如下,其中maxSize是该队列的最大容量
2)因为队列的输出、输入是分别从前后端来处理的,因此需要两个遍历front及rear分别记录队列前后端的下标,front会随着数据输出而改变,而rear则是随着数据输入而改变。
3)先完成一个非环形的队列(数组来实现)
当我们将数据存入队列时,称为“addqueue”,addqueue的处理需要有两个步骤:
(1)将尾指针往后移:rear + 1,front == rear 【空】
(2)若尾指针rear小于等于队列的最大下标MaxSize-1,则将数据存入rear所指的数组元素中,否则无法存入数据。rear == MaxSize - 1【队列满】
思路分析:
单向队列的实现,代码如下:
package main import ( "fmt" "errors" "os" ) // 数组模拟队列 // 使用数组实现队列的思路 // 1. 创建一个数组array,是作为队列的一个字段 // 2. front初始化为-1 // 3. real表示队列尾部,初始化为-1 // 4. 完成队列的基本查找 // AddQueue // 加入数据到队列 // GetQueue // 从队列取出数据 // showQueue // 显示队列 type Queue struct { maxSize int array [5]int // 数组 => 模拟队列 front int // 表示指向队列首 rear int // 表示指向队列的尾部 } // 1. 添加数据到队列 func (this *Queue) AddQueue(val int) (err error) { // 先判断队列是否已满 if this.rear == this.maxSize - 1 { // 重要的提示:0..........................此时rear是队列尾部,包含最后这个元素 return errors.New("queue full") } this.rear++ // 将rear后移一位 this.array[this.rear] = val return } // 2. 显示队列,找到队首,然后到遍历到队尾 func (this *Queue) ShowQueue() { fmt.Println("队列当前的情况是:") // this.front 不包含这个队首的元素 for i := this.front + 1; i <= this.rear; i++ { fmt.Printf("array[%d]=%d \t", i,this.array[i]) } } // 3. 从队列中取出数据 func (this *Queue) GetQueue() (val int,err error) { // 先判断队列是否为空 if (*this).front == (*this).rear { // 队空 return -1,errors.New("queue empty") } this.front++ val = this.array[this.front] return val, err } func main() { // 先创建一个队列 queue := &Queue{ // 这种形式的写法,下面要调用GetQueue就不能再写成(&queue).GetQueue() maxSize: 5, front: -1, rear: -1, } // 菜单 var key string var val int for { fmt.Println("1. 输入add 表示添加数据到队列") fmt.Println("2. 输入get 表示从队列中获取数据") fmt.Println("3. 输入show 表示显示队列") fmt.Println("4. 输入exit 表示显示队列") fmt.Scanln(&key) switch key { case "add": fmt.Println("输入你要入队列数") fmt.Scanln(&val) err := queue.AddQueue(val) if err == nil { fmt.Println("加入队列ok") } else { fmt.Println(err.Error()) } case "get": val, err := queue.GetQueue() if err != nil { fmt.Println(err.Error()) } else { fmt.Println("从队列中取出了一个数=",val) } case "show": queue.ShowQueue() case "exit": os.Exit(0) } } }
对上面代码的小结和说明:
1)上面代码实现了基本队列结构,但是没有有效的利用数组空间
2)请思考,如何使用数组,实现一个环形队列
数组模拟环形队列
对前面的数组模拟队列的优化,充分利用数组。因此将数组看作是一个环形的。(通过取模的方式来实现即可)
提醒:
1)尾索引的下一个为头索引时表示队列满,即将队列容量空出一个作为约定,这个在做判断队列满的时候需要注意(tail + 1) % maxSize == head 【满】
2)tail == head 【空】
3)分析思路如下:
(1)什么时候表示队列满(tail + 1)% maxSize == head
(2)tail == head 表示空
(3)初始化时,tail == 0,head == 0
(4)怎么统计该队列有多少个元素(tail + maxSize - head)% maxSize
package main import ( "fmt" "errors" "os" ) // 使用一个结构体管理队列 type CircleQueue struct { maxSize int array [5]int // 数组 => 模拟队列 head int // 指向队首 tail int // 指向队尾 } // 0. 添加数据到环形队列 func (this *CircleQueue) Push(val int) (err error) { if this.IsFull() { return errors.New("CirleQueue full") } this.array[this.tail] = val // 把值给尾部 this.tail = (this.tail + 1) % this.maxSize return } func (this *CircleQueue) Pop() (val int, err error) { if this.IsEmpty() { return -1,errors.New("CircleQueue empty") } // 取出 val = this.array[this.head] this.head++ return val, nil } // 2. 判断环形队列是否满了 func (this *CircleQueue) IsFull()bool { return (this.tail + 1) % this.maxSize == this.head } // 3. 判断环形队列是否为空 func (this *CircleQueue) IsEmpty() bool { return this.tail == this.head } // 4. 取出环形队列有多少个元素 func (this *CircleQueue) Size() int { return (this.tail + this.maxSize - this.head) % this.maxSize } // 5. 显示环形队列 func (this *CircleQueue) Show() { // 取出当前队列有多少个元素 size := this.Size() if size == 0 { fmt.Println("队列为空") } // 设计一个辅助的变量,指向head tempHead := this.head for i := 0; i < size; i++ { fmt.Printf("arr[%d]=%d\t",tempHead,this.array[tempHead]) tempHead = (tempHead + 1) % this.maxSize } fmt.Println() } func main() { var circleQueue = &CircleQueue{ maxSize: 5, head: 0, tail: 0, } var key string var val int for { fmt.Println("1. 输入add 表示添加数据到环形队列") fmt.Println("2. 输入get 表示从环形队列中获取数据") fmt.Println("3. 输入show 表示显示环形队列") fmt.Println("4. 输入exit 表示退出操作环形队列") fmt.Scanln(&key) switch key { case "add": fmt.Println("输入添加到队列的数据:") fmt.Scanln(&val) err := circleQueue.Push(val) if err != nil { fmt.Println(err.Error()) } else { fmt.Println("加入队列 ok") } case "get": val, err := circleQueue.Pop() if err != nil { fmt.Println(err.Error()) } else { fmt.Println("从队列中取出了一个数=",val) } case "show": circleQueue.Show() case "exit": os.Exit(0) } } }