C++循環(huán)隊列實現模型
本文實例講述了C++循環(huán)隊列實現模型。分享給大家供大家參考。具體分析如下:
前段時間在知乎上看到這樣一個小題目:
用基本類型實現一隊列,隊列要求size是預先定義好的的。而且要求不可以使用語言自帶的api,如C++的STL。普通的實現很簡單,但是現在要求要盡可能的時間和空間復雜度的優(yōu)化,要和語言自帶的api比較時間和空間。這個隊列還要支持如下的操作:
constructor: 初始化隊列
enqueue:入隊
dequeue:出隊
隊列是一種基本的數據結構,在平常的應用中十分廣泛,多數情況隊列都是用鏈表實現的。但是對于本題而言,用鏈表實現就有這樣一個問題:由于每個結點都存在至少一個指向前一個結點或后一個結點的指針,這就帶來了空間復雜度的加大,所以并不太適合要求。
這個時候我想到了boost中的boost::circular_buffer,它是通過類似于數組的底層結構實現的一個循環(huán)buffer。而數組的優(yōu)點是空間復雜度夠小(除去維持數據結構的索引項,空間復雜度為線性),再實現成循環(huán)結構可以最大化的利用空間。而且在隊列這樣一種只在前后端插入刪除的情況下,其push和pop的時間復雜度也只有O(1)。
基本實現如下:
#ifndef __CIRCULAR_QUEUE_H__
#define __CIRCULAR_QUEUE_H__
#include <stddef.h>
template<typename T>
class circular_queue
{
public:
explicit circular_queue(size_t maxsize)
: maxsize_(maxsize + 1), head_(0), rear_(0)
{
array_ = new T[maxsize_];
}
circular_queue(size_t maxsize, const T& val)
: maxsize_(maxsize + 1), head_(0), rear_(0)
{
array_ = new T[maxsize_];
for (size_t i = 0; i != maxsize; ++i)
{
array_[i] = val;
}
rear_ = maxsize;
}
circular_queue(const circular_queue& rhs)
: maxsize_(rhs.maxsize_), head_(rhs.head_), rear_(rhs.rear_)
{
array_ = new T[maxsize_];
for (int i = 0; i != maxsize_; ++i)
{
array_[i] = rhs.array_[i];
}
}
~circular_queue()
{
delete [] array_;
}
circular_queue& operator=(const circular_queue& rhs)
{
if (this == &rhs)
{
return *this;
}
delete [] array_;
maxsize_ = rhs.maxsize_;
head_ = rhs.head_;
rear_ = rhs.rear_;
array_ = new T[maxsize_];
for (int i = 0; i != maxsize_; ++i)
{
array_[i] = rhs.array_[i];
}
return *this;
}
bool empty() const
{
return head_ == rear_;
}
size_t size() const
{
return (rear_ - head_ + maxsize_) % maxsize_;
}
T& front()
{
return array_[head_];
}
const T& front() const
{
return array_[head_];
}
void push(const T& val)
{
if ((rear_ + 1) % maxsize_ != head_)
{
array_[rear_] = val;
rear_ = (rear_ + 1) % maxsize_;
}
}
void pop()
{
if (head_ != rear_)
{
head_ = (head_ + 1) % maxsize_;
}
}
private:
size_t maxsize_;
int head_;
int rear_;
T* array_;
};
#endif
隊列長度 = 數組長度 - 1
預留了一個單位的數組元素空間作為隊尾標記。
這個只是簡陋的實現,沒有考慮到一些情況,比如線程安全、STL算法,函數對象的兼容等。代碼只是簡單的測試了一下,如有錯誤歡迎指正:)
總的來說,這種思路的循環(huán)隊列有以下優(yōu)點:
1、使用固定的內存,不需要隱式或意外的內存分配。
2、從前端或后端進行快速的常量時間的插入和刪除元素。
3、快速的常量時間的對元素進行隨機訪問。(如果需要的話可以定義operator[])
4、適用于實時和對性能有嚴格要求的應用程序。
還可以進一步擴展,當隊列滿的時候,從一端插入則覆蓋沖洗掉另一端的數據,這樣的一個模型可以應用于這些場合:
保存最近接收到的取樣數據,在新的取樣數據到達時覆蓋最舊的數據。
一種用于保存特定數量的最后插入元素的快速緩沖。
高效的固定容量FIFO(先進先出)或LIFO(后進先出)隊列,當隊列滿時刪除最舊的(即最早插入的)元素。
希望本文所述對大家的C++程序算法設計有所幫助。
欄 目:C語言
下一篇:Cocos2d-x 3.x入門教程(二):Node節(jié)點類
本文標題:C++循環(huán)隊列實現模型
本文地址:http://mengdiqiu.com.cn/a1/Cyuyan/3182.html
您可能感興趣的文章
- 04-02c語言沒有round函數 round c語言
- 01-10深入理解C++中常見的關鍵字含義
- 01-10使用C++實現全排列算法的方法詳解
- 01-10c++中inline的用法分析
- 01-10用C++實現DBSCAN聚類算法
- 01-10全排列算法的非遞歸實現與遞歸實現的方法(C++)
- 01-10C++大數模板(推薦)
- 01-10淺談C/C++中的static與extern關鍵字的使用詳解
- 01-10深入C/C++浮點數在內存中的存儲方式詳解
- 01-10進程間通信之深入消息隊列的詳解


閱讀排行
本欄相關
- 04-02c語言函數調用后清空內存 c語言調用
- 04-02func函數+在C語言 func函數在c語言中
- 04-02c語言的正則匹配函數 c語言正則表達
- 04-02c語言用函數寫分段 用c語言表示分段
- 04-02c語言中對數函數的表達式 c語言中對
- 04-02c語言編寫函數冒泡排序 c語言冒泡排
- 04-02c語言沒有round函數 round c語言
- 04-02c語言分段函數怎么求 用c語言求分段
- 04-02C語言中怎么打出三角函數 c語言中怎
- 04-02c語言調用函數求fibo C語言調用函數求
隨機閱讀
- 08-05織夢dedecms什么時候用欄目交叉功能?
- 01-11Mac OSX 打開原生自帶讀寫NTFS功能(圖文
- 08-05DEDE織夢data目錄下的sessions文件夾有什
- 01-10C#中split用法實例總結
- 08-05dedecms(織夢)副欄目數量限制代碼修改
- 04-02jquery與jsp,用jquery
- 01-10delphi制作wav文件的方法
- 01-11ajax實現頁面的局部加載
- 01-10SublimeText編譯C開發(fā)環(huán)境設置
- 01-10使用C語言求解撲克牌的順子及n個骰子