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系统程序员成长计划-组合的威力(二)

2013年03月14日 ⁄ 综合 ⁄ 共 2043字 ⁄ 字号 评论关闭

 

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作者联系方式:李先静 <xianjimli at hotmail dot com>

队列

队列是一种很常用的数据,操作系统用队列来管理运行的进程,驱动程序用队列来管理要传输的数据包,GUI框架用队列来管理各种GUI事件。队列是一
种先进先出(FIFO, First in First
out)的数据结构,数据只能从队列头取,向队列尾追加。队列的名称很形象的表达了它的意义,就像排队上车一样,前面的先上,后来的站在后面排队。

队列主要的接口函数有:

o 创建队列:queue_create
o 取队列头的元素:queue_head
o 追加一个元素到队列尾:queue_push
o 删除队列头元素:queue_pop
o 取队列中元素个数(同时也可以判断队列是否为空):queue_length
o 遍历队列中的元素:queue_foreach;
o 销毁队列 queue_destroy

队列看起来比链表和数组要高级一点,其实它只不过是链表和数组的一种特殊形式而已,下面我们重用链表来实现队列:

o 队列的数据结构

struct _Queue
{
DList* dlist;
};

这里队列只是对双向链表的一个包装。

o 创建队列

Queue* queue_create(DataDestroyFunc data_destroy, void* ctx)
{
Queue* thiz = (Queue*)malloc(sizeof(Queue));

if(thiz != NULL)
{
if((thiz->dlist = dlist_create(data_destroy, ctx)) == NULL)
{
free(thiz);
thiz = NULL;
}
}

return thiz;
}

创建队列时,除了分配自己的空间外,就是简单的创建一个双向链表。

o 取队列头的元素

Ret      queue_head(Queue* thiz, void** data)
{
return_val_if_fail(thiz != NULL && data != NULL, RET_INVALID_PARAMS);

return dlist_get_by_index(thiz->dlist, 0, data);
}

我们认为链表的第一个元素是队列头,取队列头的元素就是取链表的第一个元素。

o 追加一个元素到队列尾

Ret      queue_push(Queue* thiz, void* data)
{
return_val_if_fail(thiz != NULL, RET_INVALID_PARAMS);

return dlist_append(thiz->dlist, data);
}

我们认为链表的最后一个元素是队列尾,追加一个元素到队列尾就是追加一个元素到链表尾。

o 删除队列头元素

Ret      queue_pop(Queue* thiz)
{
return_val_if_fail(thiz != NULL, RET_INVALID_PARAMS);

return dlist_delete(thiz->dlist, 0);
}

删除队列头的元素就是删除链表的第一个元素。

o 取队列中元素个数

size_t   queue_length(Queue* thiz)
{
return_val_if_fail(thiz != NULL, 0);

return dlist_length(thiz->dlist);
}

队列中元素的个数等同于链表元素的个数。

o 遍历队列中的元素

Ret      queue_foreach(Queue* thiz, DataVisitFunc visit, void* ctx)
{
return_val_if_fail(thiz != NULL && visit != NULL, RET_INVALID_PARAMS);

return dlist_foreach(thiz->dlist, visit, ctx);
}

遍历队列中的元素等同于遍历链表中的元素。

o 销毁队列

void queue_destroy(Queue* thiz)
{
if(thiz != NULL)
{
dlist_destroy(thiz->dlist);
thiz->dlist = NULL;

free(thiz);
}

return;
}

销毁链表然后释放自身的空间。

用组合的方式实现队列很简单吧,不用半小时就可以写出来。虽然链表已经通过了自动测试,队列的自动测试也不能省,在这里我们就不列出代码了。

上面我们实现的是通用队列,除了通用队列外,还有几种特殊队列应用也非常广泛:

o 优先级队列。它的不同之外在于,插入元素时,不必追加到队尾,而是根据元素的优先级插到队列的适当位置。这个就像排队上车时,后面来了个老人,大家让他先上一样的。内核的进程管理器通常采用估先级队列管理进程。

o 循环队列。循环队列的特点是最大元素个数是固定的。这个我们在前面学习同步时已经提过,它的优点是两个并发的实体(线程或进程),按一个读一个写的方式访问,不需要加锁。设备驱动程序经常使用循环队列来管理数据包。

本节示例代码请到这里下载。

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