Динамическая реализация очереди

Аналогично стеку, каждый элемент очереди должен иметь ссылку на следующий за ним элемент, поэтому элемент очереди объявляется как запись с двумя полями – информационное поле и связующее поле. Но для реализации операций с очередью необходимы уже две переменные: указатель pFirst на начало очереди и указатель pLast на конец очереди.

Приведенная ниже схема элементов очереди отражает логический порядок следования элементов, физически же элементы могут находиться в любых свободных областях памяти.

	эл-т 1 next : 2		эл-т 2 next : 3		эл-т 3 next : 4		эл-т N nil

. . . . . . . .

	pFirst

Основные операции с динамической очередью:

· проверка отсутствия элементов в очереди

· добавление нового элемента в конец очереди

· удаление элемента из начала очереди

• проход по очереди от начала к концу

Добавление нового элемента немного по-разному реализуется для пустой и непустой очереди. Аналогично, по-разному выполняется удаление из очереди, содержащей один или более одного элемента. Для того, чтобы эти операции во всех случаях выполнялись единообразно, часто используется следующий прием: в начало очереди вводится фиктивный элемент-заголовок, который НИКОГДА не удаляется и всегда содержит адрес первого элемента очереди.

В этом случае создание пустой очереди включает в себя:

· выделение памяти для заголовка с помощью указателя pFirst

· занесение в ссылочную часть заголовка пустого указателя nil

· установка указателя конца очереди pLast = pFirst

Схемы пустой и непустой очереди приводятся на следующих рисунках:

			заголовок Next: 1		элем. 1 Next: 2		элем. N nil

…..

	pFirst

Необходимые описания типов и переменных:

type pQueueItem = ^ TQueueItem;

{ссылочный тип для адресации элементов очереди}

TQueueItem = record{базовый тип: структура элемента очереди}

inf : integer; {информационная часть}

next : pQueueItem;

{ссылочная часть: адрес следующего элемента}

end;

var pFirst, pLast : pQueueItem;

Тогда условие пустой очереди можно записать следующим образом:

pFirst^.next = nil

Для прохода по очереди от первого реального элемента к последнему необходимо:

· ввести вспомогательную ссылочную переменную pTemp

· установить pTemp в адрес первого реального элемента: pTemp := pFirst^.next

· организовать цикл по условию достижения конца очереди

• в цикле обработать очередной элемент с помощью указателя pTemp и изменить этот указатель: pTemp := pTemp^.next

Добавление элемента в конец очереди выполняется следующим образом:

· выделить память для нового элемента с помощью стандартной функции Newи вспомогательной ссылочной переменной pTemp:

· заполнить поля нового элемента, в частности в связующую часть установить значение nil: pTemp^.next := nil

· изменить связующую часть бывшего последнего элемента таким образом, чтобы она адресовала новый добавленный элемент: pLast^.next := pTemp;

· изменить значение указателя pLast так, чтобы он указывал новый последний элемент: pLast := pTemp;

Удаление элемента из начала очереди (но после заголовка!) выполняется следующим образом:

· адресуем удаляемый элемент с помощью вспомогательной переменнойpTemp: pTemp := pFirst^.next;

· изменить связующую часть заголовка так, чтобы она указывала на второй элемент очереди, который теперь должен стать первым: pFirst^.next := pTemp^.next

· если после удаления в списке не остаётся реальных элементов, то необходимо изменить указатель pLast: pLast := pFirst

· обработать удаленный элемент, например - освободить занимаемую им память с помощью стандартной подпрограммы Dispose(pTemp)или включить его во вспомогательную очередь удаленных элементов

Сравнение двух способов реализации очереди полностью аналогично стеку. Интересной разновидностью очереди являются приоритетные очереди, в которых элементы выстраиваются не только в порядке поступления, но и в соответствии с их приоритетами: сначала идут более приоритетные элементы, потом – все менее приоритетные. Одноприоритетные элементы располагаются в порядке поступления. Это требует изменения процедуры добавления элемента в очередь: надо прежде всего найти место в очереди, куда должен вставиться новый элемент в соответствии с его приоритетом, а потом уже выполнить саму вставку. Фактически, приоритетную очередь можно рассматривать как разновидность упорядоченного линейного списка. Реализация линейных списков подробно рассматривается в следующей теме.