如何用单链表实现队列，使其ENQUEUE和DEQUEUE取O(1)？答案

【问题标题】：How to implement a queue with a singly linked list, such that its ENQUEUE and DEQUEUE take O(1)?如何用单链表实现队列，使其ENQUEUE和DEQUEUE取O(1)？
【发布时间】：2014-05-30 09:39:02
【问题描述】：

这是CLRS 3rd的练习：

10.2-3 通过单链表L实现队列。ENQUEUE和DEQUEUE操作仍然需要O(1)时间。

使用单链表实现队列并不难。我的问题是时间复杂度。如何实现 O(1) 的 ENQUEUE 和 DEQUEQUE？

我在 google 上找到的东西类似于使用指针来跟踪头部和尾部。现在问题变成了如何使用 O(1) 时间在单链表上跟踪头尾？恕我直言，跟踪尾巴需要 O(n)。我对吗？

【问题讨论】：

维护两个指针：head和tail。在enqueueing 时操作tail，在dequeueing 时操作head。

标签： c++ c algorithm data-structures

【解决方案1】：

管理头尾指针需要 O(1) 时间。

入队：

tail -> next = newNode;
newNode -> next = NULL;
tail = newNode;

出队：

output_node = head;
head = head -> next;
// do whatever with output_node;

注意：在执行指针分配之前，您还必须执行边界检查和内存分配/取消分配

【讨论】：

【解决方案2】：

这很简单，只需 enque 在末尾和 deque 在前面，然后设置 2 个指向 end 和 front 的指针（或 unique_ptrs）就可以了。像这样：

struct queue{
    Node *head;
    Node *tail;
    int node_cnt; // well, you can put this in if you like
};

Node *enque(Node *head, int data)
{
    Node *p = new Node(Node data);
    if (head)
    {
        head->next = p;
        head = p;
    }
    else
        head = p;
    ++ q.node_cnt;
    return head;
}

int deque(Node *tail)
{
    Node *p = tail;
    int x = tail->data;
    tail = tail.next();
    delete p;
    -- q.node_cnt;
    return x;
}

上面只是一个演示代码，但是您可以看到您不需要遍历整个列表来入队或出队。

【讨论】：

看起来不错！只是想知道，声明head = x; 中的x 是什么？是p吗？
感谢指出，我只是手写代码，没有做任何检查，抱歉。我假设 Node 是具有此签名的结构： struct Node { int data;节点 *next;节点（int a）：数据（a）{} };所以，它应该是 x = p->data;类似的东西。

【解决方案3】：

std::list 是您正在寻找的，如果您被允许使用 std 容器。

如果不是（我假设是这种情况），请尝试回答以下问题：为什么需要执行 n 次操作？你能把指针存储到末尾吗？

说，你有一个符号链表和一个指针head 和tail 列表项有next 指针。

如果您将一个新项目加入队列，您只需添加一个新项目，修改前“第一个”项目的next 指针并将head 指针重新指向新项目。那是 3 次操作 = O(1)
如果您使一个项目出队，则将 last 指针移动到最后一个项目的 next 指针所指向的那个，然后删除该项目 - 2 次操作 = O(1)

【讨论】：