Очереди, описанные в предыдущем разделе, время от времени требуется пере-
страивать, даже если размер очереди почти не меняется. Это приходится делать
даже при многократном добавлении и удалении одного элемента.
Если вы заранее знаете, какого размера будет оче-
редь, вы можете избежать всех этих перестановок,
построив циклическую очередь (circular queue). Идея
состоит в том, чтобы массив очереди как будто «за-
вернуть», образовав круг. При этом последний эле-
мент массива будет идти как бы перед первым. На
рис. 3.2 схематично показана такая очередь.
Программа хранит в переменной RemoveHere
индекс элемента, который дольше всего находился
в очереди. Переменная AddHere содержит индекс
позиции в очереди, куда добавляется следующий
элемент. Рис. 3.2. Циклическая очередь
В отличие от предыдущей реализации при обнов-
лении значений переменных QueueFront и Queue-
Back необходимо использовать оператор Mod для того, чтобы индексы всегда оста-
вались в границах массива. Например, следующий код добавляет элемент к очереди:
Queue^[AddHere] := new_value;
AddHere := (AddHere+1) mod NumAllocated;
На рис. 3.3 показаны этапы добавления нового элемента к циклической очере-
ди, которая содержит четыре записи. Элемент С добавляется в конец очереди. За-
тем указатель на конец очереди сдвигается для того, чтобы ссылаться на следую-
щую запись в массиве. Рис. 3.3. Добавление элемента к циклической очереди
Точно так же, когда программа удаляет элемент из очереди, необходимо изме-
нять значение RemoveHere при помощи следующего кода:
LeaveQueue := Queue^[RemoveHere];
RemoveHere := (RemoveHere+1) mod NumAllocated;
На рис. 3.4 показан процесс удаления элемента из циклической очереди. Пер-
вый элемент, в данном случае элемент А, удаляется из начала очереди, а указатель
на начало очереди обновляется, чтобы ссылаться на следующий элемент массива. Рис. 3.4. Удаление элемента из циклической очереди
Иногда сложно бывает отличить полную циклическую очередь от пустой. В обо-
их случаях начало и конец очереди совпадают. На рис. 3.5 показаны две цикличес-
кие очереди, одна пустая, а другая полная. Рис. 3.5. Пустая и полная циклические очереди
Самый простой вариант решения этой проблемы - сохранять число элемен-
тов в очереди с помощью отдельной переменной NumIterns. Эта переменная бу-
дет сообщать о том, остались ли элементы в очереди и есть ли место, чтобы доба-
вить новый элемент.
Следующий код использует эти методы для управления циклической очередью:
Как и в случае со списками на основе массивов, можно изменять размеры мас-
сива, когда очередь полностью заполнится или если в массиве содержится слиш-
ком много неиспользуемого пространства. Однако изменить размер циклической
очереди сложнее, чем сделать то же самое для списка или стека на основе массива.
Когда изменяется размер массива, текущий список элементов очереди может
разорваться на конце массива. Если просто увеличить массив, то вставляемые эле-
менты будут находиться в его конце и в середине списка могут оказаться пустоты.
На рис. 3.6 показано, что может случиться, если увеличивать размер массива та-
ким образом. Рис. 3.6. Неправильное увеличение размера циклической очереди
Аналогичные проблемы возникают при уменьшении массива. Если элементы
огибают конец массива, то элементы, расположенные там, окажутся в начале оче-
реди и будут потеряны.
Чтобы избежать подобных проблем, убедитесь, что копируя записи очереди,
вы копируете их в правильные позиции нового массива.
Программа CircleQ демонстрирует этот подход для реализации циклической
очереди. Введите строку и щелкните по кнопке Enter, чтобы добавить к очереди
новый элемент. С помощью кнопки Leave удаляется первый элемент. Программа
будет при необходимости изменять размер очереди.
Если число элементов очереди меняется незначительно и если правильно за-
дать параметры изменения размера, может никогда не понадобиться менять раз-
мер массива.
Главная
Каталог файлов
