Vodnik za začetnike za razumevanje čakalnih vrst in čakalnih vrst

Kot programer boste delali z različnimi strukturami podatkov, odvisno od obsega vaših projektov. Eden takih konceptov je struktura podatkov o čakalnih vrstah; čakalne vrste so za študente bistvene in se uporabljajo v številnih pomembnih algoritmih. Tako kot čakalne vrste imajo prednostne vrste podoben koncept, vendar imajo nekaj temeljnih razlik.

Preberite, če želite razumeti čakalne vrste in prioritetne čakalne vrste.

Kaj je čakalna vrsta?

Čakalna vrsta je preprosta podatkovna struktura, ki ima različne aplikacije v projektih kodiranja v resničnem življenju. Podatkovne strukture so same po sebi abstraktne, vendar si zaradi preprostosti predstavljamo, da ima podatkovna struktura čakalne vrste linearno obliko z dvema različnima koncema.

Kar zadeva časovno zapletenost, čakalna vrsta omogoča vstavljanje (enqueue) in brisanje (dequeue) v času O (1). Zaradi asimptotske učinkovitosti so čakalne vrste učinkovite za velike nabore podatkov. Čakalne vrste so po naravi prvi-v-prvi-ven (FIFO), kar pomeni, da bo najprej dostopen podatkovni element, ki je prvi vstavljen. Nasprotno pa imajo zloženke naravo last-first-first-out (LIFO) in imajo samo en odprt konec.

Predstavljajte si vrsto vstopnic v kinu; vsaka nova stranka, ki pride, se pridruži čakalni vrsti na enem koncu. Vsaka stranka kupi vstopnico enega za drugim in čakalno vrsto zapusti s sprednje strani. Podatkovna struktura čakalne vrste deluje tako kot vsaka čakalna vrsta v resničnem svetu, podatki pa so vstavljeni (enqueue) na enem koncu in odstranjeni (dequeue) na drugem koncu. Zdaj lahko upamo, da razumete razloge, zakaj čakalne vrste sledijo metodologiji FIFO.

V čakalni vrsti je veliko aplikacij za kodiranje v resničnem življenju. Pogosteje se uporablja v aplikacijah, kjer podatkov ni treba takoj obdelati, temveč v vrstnem redu FIFO. Načrtovanje diskov, asinhroni prenos podatkov, semaforji so nekatere tipične aplikacije. Načrtovalne naloge prvega, ki prvi prispe, kot sta vmesno tiskanje ali vmesni pomnilniki vhodnih naprav, uporabljajo tudi čakalno vrsto.

Kaj je prednostna vrsta?

Prednostna čakalna vrsta je podobna čakalni vrsti, vendar ima dodatne lastnosti. Ko je podatkovni element uvrščen v čakalno vrsto prioritete, dobi prednostno številko. V nasprotju z ukinitvijo standardne čakalne vrste se podatkovni elementi z visoko prioriteto umaknejo pred podatkovne elemente z nizko prioriteto. Prednost nadomešča vrstni red prihoda v prioritetni čakalni vrsti, zato prednostne vrste nimajo dosledne narave FIFO.

Povezano: Algoritmi, ki bi jih moral poznati vsak programer

Programerji lahko prednostno čakalno vrsto izvedejo na več načinov. Enostavna izvedba je uporaba niza s podatkovno postavko struct/class, podatkovna postavka pa bo vsebovala prednost vsakega podatkovnega elementa in podatkov samih. Druga primitivna prioritetna čakalna vrsta je uporaba povezanega seznama. Prednostne vrste, ki se izvajajo prek povezanih seznamov, so funkcionalne, vendar zaradi svoje učinkovitosti niso idealne.

Čakalno vrsto z boljšo prednostjo lahko implementirate s kupom. Če se spomnite, binarni kupi podajo največji ali najmanjši element v času 0 (1), vstavljanje pa traja le 0 (logN) časa. S pomočjo kupov prednostne čakalne vrste asimptotično bolje delujejo v primerjavi s čakalnimi vrstami ali matrikami.

Prednostna vrsta ima tudi vrsto bistvenih aplikacij. Prednostne čakalne vrste so ključnega pomena pri algoritmih grafov, kot sta Primovo minimalno raztezajoče drevo in Dijkstrin najkrajša pot. Prav tako so idealni v algoritmih za načrtovanje procesov računalniških procesnih enot (CPU).

Naučite se podatkovnih struktur

Čakalne vrste in prednostne čakalne vrste so pomembne podatkovne strukture za vse začetnike. Bistveno je, da študentje te strukture podatkov udobno izvajajo in jih uporabljajo v različnih projektih.

Druge podatkovne strukture, kot so kupi, skladi in drevesa, so enako pomembne za študente in strokovnjake. Zelo pogosto je tudi, da anketarji zaslišijo prosilce o podatkovnih strukturah.

Ko ste prebrali ta članek, bi morali dobro vedeti, kako delujejo čakalne vrste in prednostne čakalne vrste. Če se vam zdi, da je vse še vedno malo nejasno, se boste s temi spopadli, ko boste z njimi pridobili več izkušenj.

Kupe vs. Snopi: kaj jih ločuje?

Slišali ste za kupe in sklade, toda kdaj morate uporabiti enega nad drugim?

Preberite Naprej

O avtorju