Bài giảng cấu trúc dữ liệu và giải thuật hàng đợi TS đào nam anh

Outline – Nội dung Khái niệm Queue  Các thao tác trên Queue  Hiện thực Queue  Ứng dụng của Queue... • Queue là một danh sách mà các đối tượng được thêm vào ở một đầu của danh sách và

DATA STRUCTURE AND ALGORITHM

Outline – Nội dung

 Khái niệm Queue

 Các thao tác trên Queue

 Hiện thực Queue

 Ứng dụng của Queue

Resource - Reference

Slides adapted from David Matuszek, Marty Stepp

and Hélène Martin, edit by Dao Nam Anh

Major Reference:

• Robert Sedgewick, and Kevin Wayne, “Algorithms”

Princeton University, 2011, Addison Wesley

• Algorithm in C (Parts 1-5 Bundle)- Third Edition by

Robert Sedgewick, Addison-Wesley

• Cấu trúc dữ liệu và giải thuật, Đinh Mạnh Tường

• Giải thuật và lập trình, Lê Minh Hoàng, Đại Học

Sư Phạm, 2002

• Queue là một danh sách mà các đối tượng được thêm vào ở

một đầu của danh sách và lấy ra ở một đầu kia của danh sách

• Việc thêm một đối tượng vào Queue luôn diễn ra ở cuối

Queue và việc lấy một đối tượng ra khỏi Queue luôn diễn ra

ở đầu Queue

• Việc thêm một đối tượng vào Queue hoặc lấy một đối tượng

ra khỏi Queue được thực hiện theo cơ chế FIFO (First In

First Out - Vào trước ra trước)

Hàng đợi hỗ trợ các thao tác:

• Add - EnQueue(): Thêm đối tượng vào cuối

(rear) Queue

• Remove - DeQueue(): Lấy đối tượng ở đầu

(front) Queue ra khỏi Queue

• Peek: Examine the front element.

queue

front back

remove, peek

Queue còn hỗ trợ các thao tác:

• isEmpty(): Kiểm tra xem hàng đợi có rỗng không

• Front(): Trả về giá trị của phần tử nằm ở đầu

hàng đợi mà không hủy nó Nếu hàng đợi rỗng thì

Ứng dụng Hàng đợi

 Xếp hàng đợi thang máy

 Hàng xe ô tô tại trạm xăng

 Hàng đợi các chương trình để chạy

 Hàng đợi các gói tin gửi lên mạng

Mô tả Queue bằng mảng

Có thể tạo một Queue bằng cách sử dụng một mảng 1 chiều theo kiểu xoay

vòng (coi phần tử an-1 kề với phần tử a0)

• Hàng đợi chứa tối đa N phần tử

• Phần tử ở đầu hàng đợi sẽ có chỉ số front

• Phần tử ở cuối hàng đợi sẽ có chỉ số rear

17 23 97 44

0 1 2 3 4 5 6 7

myQueue:

rear = 3front = 0

Mô tả Queue bằng mảng

• A queue is a first in, first out (FIFO) data structure

• This is accomplished by inserting at one end (the rear) and

deleting from the other (the front)

• To insert: put new element in location 4, and set rear to 4

0 1 2 3 4 5 6 7

myQueue:

rear = 4front = 0

David Matuszek

Mô tả Queue bằng mảng

• A queue is a first in, first out (FIFO) data structure

• This is accomplished by inserting at one end (the rear) and

deleting from the other (the front)

• To insert: put new element in location 4, and set rear to 4

• To delete: take element from location 0, and set front to 1

0 1 2 3 4 5 6 7

myQueue:

rear = 3front = 1

Mô tả Queue bằng mảng

• Dùng mảng: Có xu hướng dời về cuối mảng

• Hai cách hiện thực:

 Khi lấy một phần tử ra thì đồng thời dời ô lên một vị trí

 Khi lấy một phần tử ra thì không dời ô lên:

17 23 97 44

Ban đầu:

rear = 3front = 0

Mô tả Queue bằng danh sách vòng

• Dùng mảng lưu Hàng đợi với danh sách vòng

Mô tả Queue bằng danh sách vòng

• Dùng mảng lưu Hàng đợi với danh sách vòng

• Tính: front = (front + 1) % myQueue.length;

và: rear = (rear + 1) % myQueue.length;

Mô tả Queue bằng danh sách vòng

• Dùng mảng lưu Hàng đợi với danh sách vòng

Mô tả Queue bằng danh sách vòng

• Dùng mảng lưu Hàng đợi với danh sách vòng

• Tính: front = (front + 1) % myQueue.length;

và: rear = (rear + 1) % myQueue.length;

Mô tả Queue bằng danh sách vòng

• Dùng mảng lưu Hàng đợi với danh sách vòng

Full and empty queues

Full and empty queues: solutions

• Giải pháp 1: Dùng thêm 1 biến phụ

• Giải pháp 2: Giữ 1 ô trống: Coi như hàng đợi chỉ có n-1 ô

Mô tả Queue bằng danh sách nối đơn

• Có thể tạo một hàng đợi sử dụng một DSLK đơn

• Phần tử đầu DSKL (phead) sẽ là phần tử đầu Queue

(front), phần tử cuối DSKL (ptail) sẽ là phần tử cuối

Queue (rear)

struct Node {

DataType data;

Node *pNext;

};

struct Queue {

Node *front, *rear;

Mô tả Queue bằng danh sách nối đơn

• Tương tự như cài đặt Stack bằng danh sách nối đơn

kiểu LIFO, ta cũng không kiểm tra Queue tràn trong

trường hợp mô tả Queue bằng danh sách nối đơn kiểu

FIFO

Discussion – Câu hỏi

•

https://sites.google.com/site/daonamanhedu/data-structure-algorithm