4/28/2010 1 Chương 7. Bài 3. Queue ĐỖ BÁ LÂM ViỆN CNTT&TT, TRƯỜNG ĐHBK HÀ NỘI Nội dung 1. Khái niệm queue 2. Xây dựng queue 2.1. Sử dụng mảng 2.2. Sử dụng danh sách liên kết 2 1. Khái niệm queue  Queue (Hàng đợi)  Là một hàng chờ đợi, xếp hàng (waiting line)  Là một cấu trúc dữ liệu trong đó cho phép sử dụng cả 2 phía: một phía để thêm và một phía để lấy ra phần tử 3 4/28/2010 2 lối sau lối trước 1. Khái niệm Queue Dữ liệu được thêm vào ở lối sau (rear), và lấy ra ở lối trước (front) Cấu trúc FIFO (First In First Out) – Vào trước ra trước Thao tác  enqueue(Element e)  Element dequeue() Các thao tác cơ bản của Queue enQueue: Thêm một phần tử vào Queue Queue Enqueue D Data A B front rear A B D front rear Queue Các thao tác cơ bản của Queue deQueue: Lấy một phần tử khỏi Queue Queue Dequeue A Data B D front rear A B D front rear Queue 4/28/2010 3 Ứng dụng của Queue Hàng đợi trong các phòng bán vé Truy nhập vào các thiết bị dùng chung tại văn phòng (ví dụ máy in) 7 Ghi nhớ Queue được hình dung như một hàng đợi bao gồm nhiều nhiều người xếp hàng với 2 thao tác đưa vào và đẩy ra theo nguyên tắc:  Người nào vào trước sẽ được ra trước – FIFO (First In First Out) 2. Xây dựng Queue  Lưu trữ được các đối tượng dữ liệu  Xây dựng 2 thao tác Push và Pop theo nguyên tắc FIFO  Có hai cách cài đặt queue  Sử dụng mảng  Sử dụng danh sách liên kết 4/28/2010 4 2.1. Sử dụng mảng Biễu diễn Queue dưới dạng mảng Q Lưu trữ chỉ số phần tử lối trước và lối sau của Queue qua biến F và R Khởi tạo F=R=-1 Queue rỗng (empty) F = R = -1 Queue đầy (full) R=MAX-1 0 1 2 MAX-1 F (Front) R (Rear) 2.1. Sử dụng mảng Để thuận tiện định nghĩa cấu trúc Queue gồm mảng và 2 biến Front, Rear #define MAX 100 typedef ElementType; typedef struct { ElementType Elements[MaxLength]; //Lưu trữ các chỉ số int Front, Rear; } Queue; Queue Q; 11 2.1. Sử dụng mảng Khởi tạo Queue  Front = -1  Rear = -1 Khi bổ sung thêm một phần tử vào Queue  Nếu Front=-1 thì gán Front=0  Rear tăng lên 1. Khi lấy ra một phần tử trong Queue  Nếu Front==Rear thì gán Front = Rear = -1  Ngược lại Front tăng lên 1 12 4/28/2010 5 Enqueue int EnQueue(ElementType N){ if(Q.Rear==MAX-1) return 0; else{ if(Q.Front==-1) Q.Front=0; Q.Rear=Q.Rear+1; Q.Elements[Q.Rear]=X; return 1; } } 13 Dequeue int DeQueue(ElementType *N){ if(Q.Front == -1) return 0; else{ *N = Q.Element[Q.Front]; if (Q.Front == Q.Rear){ Q.Front = -1; Q.Rear = -1; }else Q.Front=Q.Front+1; return 1; //Dequeue thanh cong } } 2.1. Sử dụng mảng Nhược điểm của cách tổ chức lưu trữ này  Hiện tượng ĐẦY (Full) vẫn xảy ra dù mảng Q vẫn còn chỗ nhưng R = MAX-1 15 0 1 2 MAX-1 F (Front) R (Rear) 4/28/2010 6 EMPTY QUEUE [1] [2] [1] [2] [0] [3] [0] [3] [5] [4] [5] [4] front = -1 front = 0 rear = -1 rear = 2 J2 J1 J3 Cải tiến [1] [2] [1] [2] [0] [3][0] [3] [5] [4] [5] [4] J2 J3 J1 J4 J5 J6 J5 J7 J8 J9 Cải tiến Thêm vào theo chiều kim đồng hồ front =0 rear = 4 front =4 rear = 2 2.2. Sử dụng danh sách liên kết Biểu diễn  Front trỏ tới đầu danh sách  Rear: trỏ tới cuối danh sách Queue là cấu trúc FIFO (First In First Out) Thao tác Push, Pop? 18 Rear Front 4/28/2010 7 2.2. Sử dụng danh sách liên kết Push  Thêm một nút vào sau nút cuối cùng trong danh sách Pop  Lấy giá trị nút đầu tiên trong danh sách  Loại bỏ nút này khỏi danh sách 19 2.2. Sử dụng danh sách liên kết struct node { ElemType data; struct node *next; }; struct node *Front, *Rear; //Front, Rear được khai báo là hai biến toàn cục 7 1 8 \ Front Rear void enQueue(ElemType N){ struct node *Temp; Temp=(struct node *) malloc(sizeof(struct node)); Temp->data = N; Temp->next = NULL; if(Front==NULL){ Front = Temp; Rear = Temp; }else{ Rear->next = Temp; Rear = Rear->next; }} enQueue 7 1 8 \ Front 45 Temp Rear 4/28/2010 8 void enQueue(ElemType N){ struct node *Temp; Temp=(struct node *) malloc(sizeof(struct node)); Temp->data = N; Temp->next = NULL; if(Front==NULL){ Front = Temp; Rear = Temp; }else{ Rear->next = Temp; Rear = Rear->next; }} enQueue 7 1 8 Front 45 Temp Rear void enQueue(ElemType N){ struct node *Temp; Temp=(struct node *) malloc(sizeof(struct node)); Temp->data = N; Temp->next = NULL; if(Front==NULL){ Front = Temp; Rear = Temp; }else{ Rear->next = Temp; Rear = Rear->next; }} enQueue 7 1 8 Front 45 Temp Rear int deQueue(ElementType *N){ struct node *Temp=Front; if(Front==NULL) return 0; else{ *N = Front->data; if(Front==Rear){ Front = NULL;Rear = NULL; }else Front = Front->next; free(Temp); return 1; } } deQueue 7 1 8 Front 45 Rear Temp 4/28/2010 9 int deQueue(ElementType *N){ struct node *Temp=Front; if(Front==NULL) return 0; else{ *N = Front->data; if(Front==Rear){ Front = NULL;Rear = NULL; }else Front = Front->next; free(Temp); return 1; } } deQueue 7 1 8 Front 45 Rear Temp int deQueue(ElementType *N){ struct node *Temp=Front; if(Front==NULL) return 0; else{ *N = Front->data; if(Front==Rear){ Front = NULL;Rear = NULL; }else Front = Front->next; free(Temp); return 1; } } deQueue 1 8 Front 45 Rear Temp Bài tập Demo dQueue.c Bài 1. Kiểm tra tính đối xứng của một xâu Dùng stack: lưu các kí tự của xâu Dùng Queue: lưu các kí tự của xâu Lấy lần lượt khỏi stack và queue các phần tử và so sánh 27 4/28/2010 10 Bài tập  Ví dụ  Đầu vào : MADAM  Bước 1: Đọc xâu từ trái sang phải, lưu vào trong Stack và Queue  Bước 2: Lấy lần lượt các ký tự ra khỏi Stack và Queue M A D A M M A D A M Stack Queue top front M A D A A D A M Stack Queue top front M = M M A D D A M Stack Queue top front A= A Bài tập  Bài 2. Kiểm tra cặp ngoặc Mỗi dấu “(”, “{”, or “[” đều phải có một dấu đóng tương ứng “)”, “}”, or “[”  Đúng: ( )(( )){([( )])}  Sai: )(( ))  Sai: ({[ ])}  Viết giải thuật nhận một xâu đầu vào gồm các ký tự mở , đóng ngoặc. Kiểm tra xâu có hợp lệ không 29 Thảo luận 30 . e)  Element dequeue() C c thao t c cơ bản c a Queue enQueue: Thêm một phần tử vào Queue Queue Enqueue D Data A B front rear A B D front rear Queue C c thao t c cơ bản c a Queue deQueue: Lấy một. Front->next; free(Temp); return 1; } } deQueue 1 8 Front 45 Rear Temp Bài tập Demo dQueue .c Bài 1. Kiểm tra tính đối xứng c a một xâu Dùng stack: lưu c c kí tự c a xâu Dùng Queue: lưu c c. lượt c c ký tự ra khỏi Stack và Queue M A D A M M A D A M Stack Queue top front M A D A A D A M Stack Queue top front M = M M A D D A M Stack Queue top front A= A Bài tập  Bài 2. Kiểm tra c p