Einführung
Eine Warteschlange ist eine Sammlung von Elementen, wobei das erste Element, das der Liste hinzugefügt wird, das erste Element sein muss, das als nächstes entfernt wird. Wenn also Artikel zur Sammlung hinzugefügt werden, wächst sie an Größe, d.h. sie wird länger. Jedes Mal, wenn ein Element entfernt werden soll, muss es als erstes hinzugefügt werden. Wenn Elemente kontinuierlich entfernt werden, ist das nächste entfernte Element das zweite Element; der dritte wird danach entfernt und so weiter.
Nachdem das erste Element der ursprünglichen Liste entfernt wurde, wird das zweite zum ersten Element. Nachdem das zweite Element entfernt wurde, wird das dritte zum ersten Element und so weiter.
Ein gutes Beispiel für eine Warteschlange aus der Praxis ist, wenn Menschen Schlange stehen, um auf Service oder Ware zu warten. Die erste Person wird zuerst vor der letzten bedient. Die Warteschlange, über die in diesem Tutorial gesprochen wird, ist jedoch die Softwarewarteschlange, wie sie in C++ entwickelt wurde.
FIFO
FIFO steht für First-In, First-Out. Es ist eine andere Möglichkeit, die Warteschlange zu schätzen. Das heißt, das erste Element, das in die Liste aufgenommen wird, ist das erste Element, das entfernt wird, wenn eine Entfernung erfolgen soll. Der Anfang der Liste wird als Kopf oder Vorderseite bezeichnet; das Ende der Liste wird als Rücken oder Schwanz bezeichnet.
Grundlegende Operationen
Eine Softwarewarteschlange muss mindestens die folgenden Operationen haben:
drücken
Dieser Vorgang fügt ein neues Element am Ende der Warteschlange hinzu. Dieser Vorgang wird offiziell Enqueue genannt.
Schicht
Diese Operation entfernt das erste Element der Warteschlange und das zweite Element wird zum neuen ersten Element. Dieser Vorgang wird offiziell als Dequeue bezeichnet. In C++ heißt es Pop.
In diesem Artikel wird erläutert, wie Sie die C++-Warteschlangendatenstruktur verwenden. Sie sollten C++-Zeiger und -Verweise kennen, um den Rest dieses Artikels zu verstehen.
Klasse und Objekte
Eine Klasse ist ein Satz von Variablen und Funktionen, die zusammenarbeiten, wobei den Variablen keine Werte zugewiesen sind. Wenn den Variablen Werte zugewiesen werden, wird die Klasse zu einem Objekt. Unterschiedliche Werte für dieselbe Klasse führen zu unterschiedlichen Objekten; das heißt, verschiedene Objekte sind dieselbe Klasse mit unterschiedlichen Werten. Das Erstellen eines Objekts aus einer Klasse wird als Instanziieren des Objekts bezeichnet.
Der Name Queue ist eine Klasse. Ein aus der Warteschlangenklasse erstelltes Objekt hat einen vom Programmierer gewählten Namen.
Eine Funktion, die zu einer Klasse gehört, wird benötigt, um ein Objekt aus der Klasse zu instanziieren. In C++ hat diese Funktion denselben Namen wie der Name der Klasse. Von der Klasse erstellte (instanziierte) Objekte haben vom Programmierer unterschiedliche Namen.
Ein Objekt aus der Klasse zu erstellen bedeutet, das Objekt zu konstruieren; es bedeutet auch Instanziieren.
Ein C++-Programm, das die Queue-Klasse verwendet, beginnt mit den folgenden Zeilen am Anfang der Datei:
#enthalten#enthalten
mit namespace std;
Die erste Zeile ist für die Eingabe/Ausgabe. Die zweite Zeile besteht darin, dem Programm zu ermöglichen, alle Funktionen der Warteschlangenklasse zu verwenden. Die dritte Zeile ermöglicht es dem Programm, die Namen im Standardnamensraum zu verwenden.
Überladen einer Funktion
Wenn zwei oder mehr verschiedene Funktionssignaturen denselben Namen haben, wird dieser Name als überladen bezeichnet. Beim Aufruf einer Funktion bestimmen Anzahl und Art der Argumente, welche Funktion tatsächlich ausgeführt wird.
Konstruktion
Warteschlange<Typ>Name()Die folgende Deklaration instanziiert eine Warteschlange namens que vom Typ int.
Warteschlange<int>das;Die Warteschlange ist leer. Die Deklaration beginnt mit dem reservierten Wort Queue gefolgt von spitzen Klammern mit dem Datentyp. Dann haben Sie den vom Programmierer angegebenen Namen für die Warteschlange.
Konstruieren mit Initialisierungsliste
Die folgende Definition zeigt, wie Sie eine Warteschlange mit Initialisierungsliste erstellen:
Warteschlange<schweben>das({1.1, 2.2, 3.3, 4.4});Eine Warteschlange zerstören
Um eine Warteschlange zu zerstören, lassen Sie sie einfach aus dem Geltungsbereich.
Zugriff auf Warteschlangenelemente
push(wert)
Eine Warteschlange ist eine First-In-First-Out-Liste. Jeder Wert wird also von hinten hinzugefügt. Das folgende Codesegment erstellt eine leere Warteschlange, nach der fünf Float-Werte von hinten hinzugefügt werden:
Warteschlange<schweben>das;das.drücken(1.1);
das.drücken(2.2);
das.drücken(3.3);
das.drücken(4.4);
das.drücken(5,5);
size() const
Dies gibt die Anzahl der Elemente in der Warteschlange zurück. Der folgende Code veranschaulicht:
Warteschlange<schweben>das;das.drücken(1.1);das.drücken(2.2);das.drücken(3.3);das.drücken(4.4);das.drücken(5,5);
Kosten<<das.Größe() << ' ';
Die Ausgabe ist 5.
Vorderseite()
Dies gibt einen Verweis auf das erste Element der Warteschlange zurück, ohne das Element zu entfernen. Die Ausgabe des folgenden Codes ist 1.1.
Warteschlange<schweben>das;das.drücken(1.1);das.drücken(2.2);das.drücken(3.3);das.drücken(4.4);das.drücken(5,5);
Kosten<<das.Vorderseite() << ' ';
Das Element wird nicht aus der Warteschlange entfernt.
front() const
Wenn der Warteschlangenkonstruktion const vorangeht, wird der Ausdruck front() const anstelle von front() ausgeführt. Es wird beispielsweise im folgenden Code verwendet.
constWarteschlange<schweben>das({1.1, 2.2, 3.3, 4.4, 5,5});Kosten<<das.Vorderseite() << ' ';
Es wird ein konstanter Verweis zurückgegeben. Das Element wird nicht aus dem Vektor entfernt. Die Queue-Elemente können nicht geändert werden.
zurück()
Dies gibt einen Verweis auf das letzte Element der Warteschlange zurück, ohne das Element zu entfernen. Die Ausgabe des folgenden Codes ist 5.5.
Warteschlange<schweben>das;das.drücken(1.1);das.drücken(2.2);das.drücken(3.3);das.drücken(4.4);das.drücken(5,5);
Kosten<<das.zurück() << ' ';
zurück() const
Wenn der Warteschlangenkonstruktion const vorangeht, wird der Ausdruck back() const anstelle von back() ausgeführt. Es wird beispielsweise im folgenden Code verwendet.
constWarteschlange<schweben>das({1.1, 2.2, 3.3, 4.4, 5,5});Kosten<<das.zurück() << ' ';
Es wird ein konstanter Verweis zurückgegeben. Das Element wird nicht aus der Warteschlange entfernt. Mit der vorhergehenden const für die Queue-Konstruktion können die Elemente in der Queue nicht geändert werden.
Warteschlangenkapazität
size() const
- siehe oben
leer() const
Dies gibt 1 für wahr zurück, wenn sich keine Elemente in der Warteschlange befinden, oder 0 für falsch, wenn die Warteschlange leer ist. Der folgende Code veranschaulicht dies:
Warteschlange<schweben>das1({1.1, 2.2, 3.3, 4.4, 5,5});Kosten<<das1.leer() << ' ';
Warteschlange<schweben>das2;
Kosten<<das2.leer() << ' ';
Die Ausgabe ist:
01
Warteschlangenmodifikatoren
knall ()
Eine Warteschlange ist FIFO, daher muss jedes Element, das entfernt werden muss, vom Anfang (Kopf) der Warteschlange entfernt werden. Diese Memberfunktion entfernt das erste Element, ohne es zurückzugeben. Der folgende Code veranschaulicht dies:
Warteschlange<schweben>das({1.1, 2.2, 3.3, 4.4, 5,5});Kosten<<das.Vorderseite() << ' ';
das.Pop();
Kosten<<das.Größe() << ' ';
Die Ausgabe ist:
1.14
a.tauschen(b)
Zwei Queues können vertauscht werden, wie in diesem Codesegment dargestellt:
Warteschlange<schweben>das1({1.1, 2.2, 3.3, 4.4, 5,5});Warteschlange<schweben>das2({10, zwanzig});
das1.Tauschen(das2);
Kosten<< 'Erstes Element und Größe von que1:
'<<das1.Vorderseite() <<','<<das1.Größe() << ' ';
Kosten<< 'Erstes Element und Größe von que2 '<<
das2.Vorderseite() <<','<<das2.Größe() << ' ';
Die Ausgabe ist:
Erstes Element und Größe von que1: 10, 2
Erstes Element und Größe von que2: 1.1, 5
Beachten Sie, dass die Länge einer Warteschlange bei Bedarf erhöht wird. Außerdem werden Werte, die keine Ersetzungen hatten, durch einen Standardwert ersetzt. Die Datentypen müssen vom gleichen Typ sein.
Gleichheits- und relationale Operatoren für Warteschlangen
Bei gewöhnlichen Zeichen in C++ stehen in aufsteigender Reihenfolge Zahlen vor Großbuchstaben, die vor Kleinbuchstaben stehen. Das Leerzeichen kommt vor Null und allen.
Gleichstellungsoperatoren
Gibt 1 für wahr und 0 für falsch zurück.
Der == Operator
Gibt 1 zurück, wenn die beiden Warteschlangen die gleiche Größe haben und die entsprechenden Elemente gleich sind; andernfalls wird 0 zurückgegeben. Beispiel:
Warteschlange<const verkohlen*>das1({'nett', 'etwas anderes'});Warteschlange<const verkohlen*>das2({'böse'});
intAuf eins=das1==das2;
Kosten<<Auf eins<< ' ';
Die Ausgabe ist: 0.
Der != Operator
– Gegenteil von oben. Beispiel:
Warteschlange<const verkohlen*>das1({'nett', 'etwas anderes'});Warteschlange<const verkohlen*>das2({'böse'});
intAuf eins=das1! =das2;
Kosten<<Auf eins<< ' ';
Die Ausgabe ist: 1.
Relationale Operatoren
Gibt 1 für wahr und 0 für falsch zurück.
Die
Gibt 1 zurück, wenn die erste Warteschlange die anfängliche Teilmenge der zweiten Warteschlange ist, wobei die Elemente der beiden gleichen Teile gleich und in derselben Reihenfolge sind. Wenn beide Warteschlangen die gleiche oder unterschiedliche Größe haben und sich von links nach rechts bewegen und ein Element in der ersten Warteschlange angetroffen wird, das kleiner ist als das entsprechende Element in der zweiten Warteschlange, wird trotzdem 1 zurückgegeben. Andernfalls wird 0 zurückgegeben. Beispiel:
Warteschlange<const verkohlen*>das1({'nett', 'etwas anderes'});Warteschlange<const verkohlen*>das2({'böse'});
intAuf eins=das1<das2;
Kosten<<Auf eins<< ' ';
Die Ausgabe ist 1. Der > Betreiber – Gegenteil von oben. Beispiel: Ausgang: 0 Die<= Operator - gleich wie Ausgang: 1 Der >= Operator – Gegenteil von oben. Beispiel: Ausgang: 0 Ein Wert gehört zu einem Datentyp wie ein instanziiertes Objekt zu einer Klasse. Die Warteschlangenkonstruktion kann auch eine Klasse als Datentyp akzeptieren. Das folgende Programm veranschaulicht dies: Die Ausgabe ist 5. Die Warteschlangenliste wird technisch als verkettete Liste bezeichnet. Es gibt zwei Arten von verketteten Listen für die Warteschlange: einfach verkettete Listen und doppelt verkettete Listen. Ein einfach verkettetes Listenelement kann durch eine Struktur aus zwei Mitgliedern implementiert werden. Ein Element enthält einen Zeiger auf das nächste Element und das andere Element enthält das Datum (Singular für Daten). Ein doppelt verkettetes Listenelement kann durch eine Struktur aus drei Mitgliedern implementiert werden. Das mittlere Element enthält das Datum, während das erste und das dritte Element Zeiger auf ihre benachbarten Elemente halten. Die Warteschlange ist eine First-In-First-Out-Datenstruktur. Es gibt Situationen im Computing, in denen Daten in Form einer Warteschlange ankommen, was ein First-In-First-Out-Verhalten erfordert. Eine Ressource in einem Computer ist eine physische oder virtuelle Komponente mit begrenzter Verfügbarkeit. Dazu gehören CPU, Grafikkarte, Festplatte und Speicher. Die gemeinsame Nutzung einer solchen Ressource erfordert eine Warteschlange. Computerperipheriegeräte müssen den Computer von Zeit zu Zeit unterbrechen. Die Interrupts müssen so behandelt werden, wie sie angekommen sind. Dies erfordert eine Warteschlange. Die Warteschlange kann beispielsweise verwendet werden, um Anwendungsdateien für einen Auftrag zu verwalten, wenn die Dateien auf dem Computer gespeichert sind. Eine Warteschlange ist eine Listendatenstruktur, die entweder eine einfach verknüpfte Liste oder eine doppelt verknüpfte Liste ist. In der Regel ist das erste Element, das in die Liste kommt, das erste Element, das herauskommt. C++ stellt in seiner Standardbibliothek eine Warteschlangendatenstruktur bereit. Die für diese Struktur verfügbaren Kategorien von Elementfunktionen und Operatoren sind Warteschlangenkonstruktion, Warteschlangenelementzugriff, Warteschlangenkapazität, Warteschlangenmodifikatoren und Warteschlangenüberlastungsoperatoren. Jede Warteschlangen-Datenstruktur muss mindestens die Mitgliedsfunktionen push() und pop() bereitstellen. push() bedeutet, ein neues Element am Ende der Warteschlange zu senden; und pop() bedeutet, das Element zu entfernen, das sich am Anfang der Warteschlange befindet. Leider geben diese Funktionen in C++ nicht den Wert zurück, der gepusht oder gepoppt wurde. Um also das letzte Element vor dem Pushen zu kennen, muss die zusätzliche Funktion back() verwendet werden; und um das erste Element vor dem Popping zu kennen, muss die zusätzliche front()-Funktion verwendet werden. Ein Wert gehört zu einem Datentyp wie ein instanziiertes Objekt zu einer Klasse. So kann eine bestimmte Klasse als Datentyp für die Instanziierung von Queue-Templates verwendet werden. Unterschiedliche Objekte für die Klasse werden zu unterschiedlichen Werten für die Klasse. Die Warteschlange enthält Anwendungen auf dem Computer. Es kann beispielsweise verwendet werden, um Anwendungsdateien für einen Job zu verwalten, wenn die Dateien auf dem Computer gespeichert sind. Chrys
Warteschlange<const verkohlen*>das2({'böse'});
intAuf eins=das1>das2;
Kosten<<Auf eins<< '
';
Warteschlange<const verkohlen*>das2({'böse'});
intAuf eins=das1<=das2;
Kosten<<Auf eins<< '
';
Warteschlange<const verkohlen*>das2({'böse'});
intAuf eins=das1> =das2;
Kosten<<Auf eins<< '
'; Klasse und ihre instanziierten Objekte
#enthalten
mit namespace std;
Klasse TheCla
{
öffentlich:
intAuf eins;
statisch verkohlenCH;
LeereFunktion(verkohlenNein, const verkohlen *P)
{
Kosten<< 'Es gibt ' <<Auf eins<< 'Bücher wert' <<Nein<<P<< ' Im Laden.' << '
';
}
statisch LeereSpaß(verkohlenCH)
{
wenn (CH== 'zu')
Kosten<< 'Offizielle statische Memberfunktion' << '
';
}
};
inthauptsächlich()
{
TheCla obj1;TheCla obj2;TheCla obj3;TheCla obj4;TheCla obj5;
Warteschlange<TheCla>das;
das.drücken(obj1);das.drücken(obj2);das.drücken(obj3);das.drücken(obj4);das.drücken(obj5);
Kosten<<das.Größe() << '
';
Rückkehr 0;
} Verknüpfte Liste
Anwendungen der Warteschlange
Gemeinsame Nutzung von Computerressourcen
Umgang mit Interrupts
Informationen verwalten.
Abschluss