详解数据结构-队列

队列简介

队列（Queue）是先进先出的线性表。队列只允许在一端进行插入操作，在另一端进行删除操作，两个操作也就是入队出队。在实际应用中通常使用链表或者数组来实现，用数组实现的队列被称为顺序队列，用链表实现的队列被称为链式队列。

队列分类

单队列

单队列就是常见的队列，每次添加元素时都是添加到队尾，单队列有分为顺序队列和链式队列。
顺序队列存在“假溢出”的问题，也就是明明有空位却不能添加元素的情况，顺序队列入队和出队操作都是在其指针后面进行结点的链接和删除，这就造成其空间不断向出队的方向进行偏移，产生“假溢出”
首先用q[n]表示一个顺序存储队列，其中n为队列中元素个数，队列中元素在向量中的下标从0到n-1；
设头指针为front，尾指针为rear，约定front指向队头元素的前一位置，rear指向队尾元素，当front等于-1时队空，rear等于n-1时堆满，由于队列的性质，当队尾指针等于n-1时，若front不等于-1，则队列中仍有空闲单元，所以队列不是真满，此时若有入队操作，会造成“假溢出”

循环队列

循环队列就是将顺序队列的首位相连，形成逻辑上的环状空间。循环队列可以解决顺序队列的“假溢出”问题；
当front == rear 时 队空
正常情况下，当队列满时，front和rear应该指向同一个坐标，当时这样就会和队空判断一样，所以为了方便判别，假设还剩一个单元空位时，队列就满了，不再允许入队操作，此时rear在front的前一位，可以使用取模计算
当 front == （rear+1）% maxsize 时队满
示图中：from = 0，rear=5 ， （5+1）% 6 == 0，队满

双端队列

双端队列是一种在队列两端可以进行插入和删除操作的队列，相对单向队列更灵活，同时它具有栈的特性；

优先队列

优先队列底层结构并非线性的数据结构，一般是由堆来实现，在每个元素入队时，优先队列会将新元素其插入堆中并调整堆，在队头出队时，优先队列会返回堆顶元素并调整堆。不论进行什么操作，优先队列都能按照某种排序方式进行一系列堆的相关操作，从而保证整个集合的有序性。虽然优先队列的底层并非严格的线性结构，但是在使用的过程中是感知不到堆的，从使用者的眼中优先队列可以被认为是一种线性的数据结构：一种会自动排序的线性队列