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数据结构实验报告——队列
队列是一种FIFO(先进先出)的数据结构,可以存储一系列数据。队列有两个主要操作,即入队和出队。入队操作会将数据添加到队列的末尾,而出队操作会删除队列的第一个元素。队列的实现可以使用数组或链表。在使用队列的过程中,有许多应用场景,如打印机的排队、网络数据包的传输、图的广度优先搜索等。下面就来通过实验来学习如何实现队列。队列实现数组实现队列数组实现队列是最基本的方法之一,我们可以定义一定长度的数组,然后使用数组的下标来表示队列的头和尾。可以使用两个指针变量 front 和 rear 来分别表示队列的头和尾。初始时,front 和 rear 均指向队列的第一个位置,即 front=rear=0。当加入一个元素时,将其放在队列的尾部,也就是将其放在数组的 rear 处,并将 rear 的指针向后移动一位;当删除一个元素时,将其从队列的头部删除,也就是将其从数组的 front 处删除,并将 front 的指针向后移动一位。下面是用数组实现的队列的代码实现:```class Queue: def __init__(self, capacity): self.capacity = capacity self.items = [None] * capacity self.front = 0 self.rear = 0 def enqueue(self, item): if self.rear == self.capacity: return False self.items[self.rear] = item self.rear += 1 return True def dequeue(self): if self.front == self.rear: return None item = self.items[self.front] self.front += 1 return item```链表实现队列链表实现队列是另一种常见的方法。在链表实现队列时,需要定义一个链表,并在链表的末尾添加新节点以表示入队操作。我们需要使用一个指针变量来表示队列的头部,并通过遍历链表来找到队列的末尾。和数组一样,为了能够更快速的进行操作,我们可以通过尾结点来实现 O(1) 的时间复杂度,即在操作过程中不需要遍历整个队列。下面是用链表实现的队列的代码实现:```class ListNode: def __init__(self, val): self.val = val self.next = Noneclass Queue: def __init__(self): self.head = None self.tail = None def enqueue(self, item): node = ListNode(item) if not self.head and not self.tail: self.head = node self.tail = node else: self.tail.next = node self.tail = node def dequeue(self): if not self.head: return None item = self.head.val self.head = self.head.next if not self.head: self.tail = None return item```队列应用场景1. 打印机的排队在打印机的排队过程中,每次一个任务被提交到打印队列中时,系统就将其交给该队列,并等待打印机完成。打印机按照任务的先后顺序打印文件,这就是队列先进先出的特点。2. 网络数据包的传输网络数据包的传输过程中,数据包必须按照它们进入网络时的顺序传输。因此,数据包在网络中传输时就像是在队列中排队一样。3. 图的广度优先搜索在图的广度优先搜索中,我们需要先顺序遍历图
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