隊列---面試知識點整理

數據結構包括邏輯結構和存儲結構。

邏輯結構包括集合、線性結構、樹形結構、圖形結構。

存儲結構包括順序存儲結構、鏈式存儲結構、索引存儲結構、哈希存儲結構。

「線性表」中的「線性」是邏輯結構的概念，是指

（1）開始結點和終端結點都是惟一的；

（2）除了開始結點和終端結點，其他結點都有且僅有一個直接前驅，有且僅有一個直接後繼。

「循環鏈表」中的「鏈表」是存儲結構的概念，是指

不要求邏輯上相鄰的結點在物理上也相鄰，結點間的邏輯關係是由附加的指針字段表示的。

綜上 ，循環鏈表也是鏈表的一種，鏈表知足線性表的條件，因此循環鏈表天然也屬於線性表。

 

棧，它是一種運算受限的線性表。其限制是僅容許在表的一端進行插入和刪除運算。這一端被稱爲棧頂，相對地，把另外一端稱爲棧底。

隊列,是一種特殊的 線性表  ，特殊之處在於它只容許在表的前端（ front ）進行刪除操做，而在表的後端（ rear ）進行插入操做，和棧同樣，隊列是一種操做受限制的線性表。進行插入操做的端稱爲隊尾，進行刪除操做的端稱爲隊頭

 

遞歸是棧實現的。棧是先進後出,也就是上次遞歸調用的時候,保存在棧頂, 在返回的時候出棧,因此是遞歸是依靠棧實現的.

PS: 非遞歸形式的深度優先搜索要用棧,而廣度優先使用了隊列。

 

某帶鏈的隊列初始狀態爲 front=rear=NULL 。通過一系列正常的入隊與退隊操做後， front=rear=10 。該隊列中的元素個數爲（  ）

往隊列的隊尾插入一個元素爲入隊，從隊列的排頭刪除一個元素稱爲退隊。初始時 front=rear=0 ， front 老是指向隊頭元素的前一位置，入隊一次 rear+1 ，退隊一次 front+1 。隊列隊頭隊尾指針相同時隊列爲空。而帶鏈的隊列，因爲每一個元素都包含一個指針域指向下一個元素，當帶鏈隊列爲空時 front=rear=Null ，插入第 1 個元素時， rear+1 指向該元素， front+1 也指向該元素，插入第 2 個元素時 rear+1 ， front 不變，刪除 1 個元素時 front+1 。即 front=rear 不爲空時帶鏈的隊列中只有一個元素。

 

當隊列中只有一個元素時，出隊後須要清空對頭和隊尾指針。

 

線性結構與非線性結構，主要看元素之間的關係，若是是一對一的關係則是線性表，若是不是一對一的關係則是非線性表。

 

循環隊列中，因爲入隊時尾指針向前追趕頭指針；出隊時頭指針向前追趕尾指針，形成隊空和隊滿時頭尾指針均相等。所以，沒法經過條件front==rear來判別隊列是"空"仍是"滿"。

解決這個問題的方法至少有兩種：

① 另設一布爾變量以區別隊列的空和滿；

②另外一種方式就是數據結構經常使用的： 隊滿時：(rear+1)%n==front，n爲隊列長度（所用數組大小），因爲rear，front均爲所用空間的指針，循環只是邏輯上的循環，因此須要求餘運算.

 

隊列元素=(尾指針-頭指針+隊列容量)%隊列容量。循環隊列中的元素個數隨隊頭指針與隊尾指針的變化而動態變化

 

雙端隊列是一種同時具備隊列和棧的性質的一種數據結構，在隊列的兩頭均可以進行插入和刪除的操做；輸入受限的雙端隊列是指只能從隊列一端輸入，能夠從兩端輸出的雙端隊列；同理，輸出受限的雙端隊列是指只能從隊列一端輸出，能夠從兩端輸入的雙端隊列；若是雙端隊列容許從一端輸入，從一端輸出，則是普通的隊列，若是雙端隊列只容許從一端輸入和輸出則是棧。所以說雙端隊列同時具備隊列和棧兩種數據結構的性質。

 

Redis和kafka都是常見的開源隊列。

 

隊列是一種操做受限 的結構，即只能在隊首刪除和隊尾插入

 

棧是解決封閉對應問題的有效方法。

好比在解析XML中，遇到一個<demo>標籤（左標籤）就入棧，遇到其子標籤的左標籤（如<subdemo>）一樣入棧。遇到右標籤(如</subdemo>或</demo>)就校驗棧頂標籤是否與該右標籤對應，能對應就出棧，不能對應則說明標籤不對稱，是無效的XML文件

 

存儲結構是數據的邏輯結構用計算機語言的實現，常見的存儲結構有： 順序存儲 ， 鏈式存儲 ， 索引存儲 ，以及 散列存儲 。其中散列所造成的存儲結構叫 散列表（又叫哈希表） ，所以哈希表也是一種存儲結構。棧只是一種抽象數據類型，是一種邏輯結構，棧邏輯結構對應的順序存儲結構爲順序棧，對應的鏈式存儲結構爲鏈棧，循環隊列是順序存儲結構，鏈表是線性表的鏈式存儲結構

 

用循環鏈表表示隊列，一定有鏈表的頭結點，題目中說鏈表設有尾指針。所以入隊操做在鏈表尾插入，直接插入再尾指針指向的節點後面，時間複雜度是常數級的；出隊操做在鏈表表頭進行，也就是刪除表頭指向的節點，時間複雜度也是常數級的。

 

在棧中，棧底保持不變，有元素入棧，棧頂指針增長；有元素出棧，棧頂指針減少。在循環隊列中，隊頭指針和隊尾指針的動態變化決定隊列的長度。在循環鏈表中，前一個結點指向後一個結點，而最後一個結點指向頭結點，只有頭結點是固定的。線性鏈表中，因爲前一個結點包含下一個結點的指針，尾結點指針爲空，要插入刪除元素，只須要改變相應位置的結點指針便可，頭指針和尾指針沒法決定鏈表長度。

 

循環隊列解決的是「假溢出」問題，可是仍然會出現真正的溢出問題。假溢出指的是下標溢出，真溢出指的是空間溢出。

 

DFS是深度優先搜索，是後進先出，因此須要藉助於一個棧來實現。而BFS，也就是廣度優先搜索纔是藉助一個隊列來實現

 

循環隊列，其隊頭指針爲front，隊尾指針爲rear；循環隊列長度爲N。其隊內有效長度爲？(假設隊頭不存放數據)    (rear - front + N) % N

 

下面數據結構可以支持隨機的插入和刪除操做、並具備較好的性能的是____。

1，數組是在定義的時候申請一塊連續的內存空間，訪問某個元素只須要經過下標就能夠，可是隨機插入和刪除都要移動後面全部的元素，因此，數組確定不行；

2，鏈表，是非連續的空間，經過指針訪問，因此隨機插入和刪除經過指針之間的操做很方便，可是若是要查詢一個數的時候仍是得依次便利，可是題目問的是隨機插入和刪除，因此，鏈表能夠；

3，棧，全部的操做都是在棧頂，若是要隨機插入或者刪除某個數也必須依次對其餘數就行操做，因此，棧也排除；

4，隊列，經過隊頭和隊尾指針進行讀入數據和刪除數據，若是直接在隊尾添加數據很方便，可是，題目中是隨機，因此，隊列排序；

5，哈希表經過鍵值對操做，只要知道相關的key很容易就行讀取和刪除，插入某個元素也經過key很方便，因此，哈希表確定能夠；

 

棧的常見應用：瀏覽器歷史紀錄，Android中的最近任務，Activity的啓動模式，CPU中棧的實現，Word自動保存，解析計算式，解析xml/json

 

循環隊列的相關條件和公式：  

隊尾指針是rear,隊頭是front，其中QueueSize爲循環隊列的最大長度  

1.隊空條件：rear==front  

2.隊滿條件：(rear+1) %QueueSIze==front  

3.計算隊列長度：（rear-front+QueueSize）%QueueSize  

4.入隊：（rear+1）%QueueSize  

5.出隊：（front+1）%QueueSize