Cấu Trúc Dữ Liệu Và Giải Thuật Chapter 4.2 Queue Trong Lập Trình

Cấu Trúc Dữ Liệu Và Giải Thuật Chapter 4.2 Queue Trong Lập Trình Tài Liệu Bao Gồm 6 Chapter Mong các bạn theo dõi đầy đủ để đạt kết quả cao . Để Cập Nhật Thêm Tìm Hiểu Hơn Nữa Về Tài Liệu IT Thì Các Bạn Có Thể Truy Cập : https:123doc.orgtrangcanhan4336953tailieuit.htm CẢM ƠN CÁC BẠN ĐÃ THEO DÕI

Phần 2: Hàng đợi (Queue)

2

Hàng đợi ( Queue)

Theo cơ chế FIFO (First In First Out)

 Các đối tượng có thể được thêm vào hàng đợi bất

kỳ lúc nào

 Chỉ có đối tượng thêm vào đầu tiên mới được phép lấy ra khỏi hàng đợi

Giới thiệu

 Vào, ra dữ liệu:

Biếu diễn Queue

Kích thước stack

khi quá thiếu, lúc

quá thừa

Cấp phát động!

Push / Pop hơi

phức tạp

Push/Pop khá dễ dàng

6

Biểu diễn Queue dùng mảng

 Biểu diễn một Queue bằng mảng:

 Mảng một chiều Ary lưu các phần tử dữ liệu

 Hằng số N cho biết kích thước (số phần tử tối đa) của hàng đợi

 Hai biến nguyên front, rear cho biết chỉ số của đầu và cuối của hàng đợi

typedef struct item

{

int data ;

};

Biểu diễn Queue bằng mảng

typedef struct queue

{

int front, rear;

Cấu trúc một phần tử dữ liệu

Cấu trúc hàng

đợi

179/44

Các thao tác cơ bản trên Queue

 Khởi tạo Queue: Init (q)

 Kiểm tra Queue rỗng: IsEmpty (q)

 Kiểm tra Queue đầy: IsFull (q)

 Thêm phần tử vào Queue: Add(q, x)

 Lấy phần tử ra khỏi Queue: Remove (q)

8

Biểu diễn Queue bằng mảng

Biểu diễn Queue dùng mảng

 Khởi tạo Queue:

 Lệnh khởi tạo front = 0 và rear = 0 sẽ tạo ra một

queue rỗng

 Đảm bảo các thao tác trên queue thực hiện đúng đắn

Thuật toán:

+Vào: Queue cần khởi tạo

+ Ra: Queue sau khi khởi tao

10

Biểu diễn Queue dùng mảng

Cài đặt:

int IsEmpty(Queue q) {

if (q.front > q.rear)

return 1;

return 0;

}

 Kiểm tra Queue rỗng:

 Được gọi đến trước khi thực hiện thao tác lấy một

phần tử ra khỏi queue

 Queue rống nếu front = 0 hoặc front > rear

Thuật toán:

+ Ra: giá trị 0 hoặc 1

B1) if front = 0 or front > rear

then return 1;

else return 0;

BKT) Kết thúc;

Biểu diễn Stack dùng mảng

Kiểm tra Queue đầy

 Được gọi đến trước khi thực hiện thao tác đưa một phần tử vào queue

 Queue đầy nếu rear= N-1

Cài đặt:

int IsFull (queue q) {

if (q.rear==N-1) return 1;

return 0;

Thuật toán:

+ Ra: giá trị 0 hoặc 1

B1) if rear= N-1 then return 1;

else return 0;

BKT) Kết thúc;

12

Biểu diễn Stack dùng mảng

Thêm một phần tử vào queue

 Việc thêm phần tử luôn được thực hiện ở cuối hàng đợi

Thuật toán

 Vào: Queue q, phần tử dữ liệu x

 Ra: q với phần tử dữ liệu x ở cuối hàng đợi

B1) Kiểm tra nếu queue đầy thì thực hiện BKT;

Ngược lại, thực hiện B2;

B2) lưu phần tử dữ liệu x vào queue:

2.1) Tăng rear lên 1;

2.2) Giá trị phần tử với chỉ số rear = x;

BKT) Kết thúc;

Biểu diễn Queue dùng mảng

Thêm một phần tử vào hàng đợi

Void Add (queue &q, item x){

if (!Full(q)) //Queue chưa đầy

14

Lấy phần tử ra khỏi queue

Thuật toán

 Vào: Queue q;

 Ra: Giá trị phần tử cuối hàng đợi x

B1) Kiểm tra nếu queue rỗng thì thực hiện BKT; Ngược lại, thực hiện B2;

B2) Lấy phần tử ra khỏi hàng đợi

2.1) x  giá trị phần tử ở đầu hàng đợi (front); 2.2) Tăng chỉ số fron lên 1;

BKT) Kết thúc;

Biểu diễn Queue dùng mảng

Lấy một phần tử ra khỏi hàng đợi

16

Nhận xét:

 Ưu điểm:

• Các thao tác trên queue làm việc với chi phí O(1)

• Việc cài đặt queue thông qua mảng một chiều đơn giản và khá hiệu quả

 Hạn chế:

• Giới hạn về kích thước của queue N

• Giá trị của N có thể quá nhỏ so với nhu cầu thực tế hoặc quá lớn sẽ làm lãng phí bộ nhớ

Khắc phục: Sử dụng DSLK đơn để biểu diễn queue

Biểu diễn Queue dùng mảng

 Cĩ thể tạo một hàng đợi sử dụng một DSLK đơn

 Phần tử đầu DSKL (pHead) sẽ là phần tử đầu hàng đợi, phần tử cuối DSKL (pTail) sẽ là phần

tử cuối hàng đợi

a 1 a 2 a N-2 a n-1 Đầu hàng

Cuối hàng

a 0

Biểu diễn Queue bằng DSLK

Các thao tác cơ bản trên Queue

 Khởi tạo queue: Init (q)

 Kiểm tra queue rỗng: IsEmpty (q)

 Tạo mới một nút chứa dữ liệu x: CreateNode(x)

 Thêm phần tử vào queue: Add(q, x)

 Lấy phần tử ra khỏi queue: Remove (q)

Biểu diễn Queue bằng DSLK

20

Biểu diễn Queue dùng mảng

 Khởi tạo Queue:

 Lệnh khởi tạo front = rear = NULL sẽ tạo ra một

queue rỗng

Thuật toán:

+Vào: Queue cần khởi tạo

+ Ra: Queue sau khi khởi tao

B1) Gán front = rear = NULL

Biểu diễn Queue dùng mảng

Cài đặt:

int IsEmpty(Queue q) {

if (q.front == NULL)

return 1;

return 0;

}

 Kiểm tra Queue rỗng:

 Queue rỗng nếu front = NULL

Thuật toán:

+ Ra: giá trị 0 hoặc 1

B1) if front = NULL then return 1;

else return 0;

BKT) Kết thúc;

Biểu diễn Stack dùng mảng

Thêm một phần tử vào queue

 Việc thêm phần tử luôn được thực hiện ở cuối hàng đợi

Thuật toán

 Vào: Queue q, phần tử dữ liệu x

 Ra: q với phần tử dữ liệu x ở cuối hàng đợi

B1) NewNode  Tạo mới nút chứa dữ liệu x;

B2) Nếu tạo nút thành công thì

- Kiểm tra nếu front = NULL thì

front = rear = NewNode

24

Biểu diễn Stack dùng mảng

B3) Ngược lại, chèn vào cuối danh sách:

+ q.rear->Next = NewNode;

+ q.rear = NewNode;

BKT) Kết thúc;

Thêm một phần tử vào queue

26

Lấy phần tử ra khỏi queue

Thuật toán

 Vào: Queue q;

 Ra: Phần tử ở đầu hàng đợi p

B1) Kiểm tra nếu queue rỗng thì thực hiện BKT; Ngược lại, thực hiện B2;

B2) Lấy phần tử ra khỏi hàng đợi

2.1) p  giá trị phần tử ở đầu hàng đợi (front); 2.2) Điều chỉnh front = front->Next;

BKT) Kết thúc;

Biểu diễn Queue dùng mảng

Lấy phần tử ra khỏi queue

Sử dụng Queue

 Hàng đợi có thể được sử dụng trong một số

bài toán:

 Bài toán „sản xuất và tiêu thụ‟ (ứng dụng trong

các hệ điều hành song song)

 Bộ đệm (ví dụ: Nhấn phím  Bộ đệm  CPU

xử lý)

 Xử lý các lệnh trong máy tính (ứng dụng trong

HĐH, trình biên dịch), hàng đợi các tiến trình chờ được xử lý, …