数据结构-火车车厢重排问题(队列实现)

问题描述

转轨站示意图如下：

重排过程如下：

伪代码

1. 分别对k个队列初始化；
2. 初始化下一个要输出的车厢编号nowOut = 1;
3. 依次取入轨中的每一个车厢的编号；
3.1 如果入轨中的车厢编号等于nowOut，则3.1.1 输出该车厢；3.1.2  nowOut++；
3.2 否则，考察每一个缓冲轨队列for (j=1; j<=k; j++)3.2.1 取队列 j 的队头元素c；3.2.2 如果c=nowOut，则3.2.2.1 将队列 j 的队头元素出队并输出；3.2.2.2  nowOut++；
3.3 如果入轨和缓冲轨的队头元素没有编号为nowOut的车厢，则3.3.1 求小于入轨中第一个车厢编号的最大队尾元素所在队列编号j;
3.3.2 如果 j 存在，则把入轨中的第一个车厢移至缓冲轨 j；

晦涩的伪代码简直难啃，我们直接先分析一波这个实现过程

就算火车车厢的顺序打乱了之后，其编号也是连续的，可以利用这个点，所以我们定义三个队列：H1、H2、H3，将打乱的序列入队进H3，同时定义一个nowOut=1，让其自增，遍历序列H3，如当前遍历元素等于nowOut，那就将该元素出队，nowOut自增，否则就去H1和H2队列的对头去找有无等于nowOut的元素，若H1、H2、H3都没有nowOut，那么就将当前遍历的元素放进H1或H2条件是该元素必须大于H1或H2的队尾元素，如此循环完毕，最终可输出排列好的序列。

代码实现

#include <stdio.h>
#define MAXSIZE 100
#define ERROR 0
#define OK 1
typedef int SElemType;
typedef int Status;typedef struct Queue {SElemType data[MAXSIZE];int front;int rear;
} Queue;//初始化队列
void InitQueue(Queue *q) {q->data[0] = 0;q->front = 0;q->rear = 0;
}//入队
Status EnQueue(Queue *q, SElemType num) {if(q->rear >= MAXSIZE - 1) {return ERROR;}q->data[q->rear] = num;q->rear++;return OK;
}//出队
Status DeQueue(Queue *q, SElemType* num) {if(q->front >= q->rear) {return ERROR;}*num = q->data[q->front];q->front++;return OK;
}//获取头元素
Status GetHead(Queue *q, SElemType* num) {if(q->front >= q->rear) {return ERROR;}*num = q->data[q->front];return OK;
}//获取尾元素
Status GetRear(Queue *q, SElemType* num) {if(q->front >= q->rear) {return ERROR;}*num = q->data[q->rear-1];return OK;
}int main() {Queue H1;InitQueue(&H1);Queue H2;InitQueue(&H2);Queue H3;InitQueue(&H3);Queue* QArray[] = {&H1, &H2, &H3};//指向结构体的指针数组,将H1,H2,H3放入数组 printf("请输入火车车厢,输入0停止输入\n");while(true) {//元素全部入队进H3 int num;scanf("%d", &num);if(num == 0) {break;}EnQueue(&H3, num);}
//  int num;
//  GetRear(&H3, &num);
//  printf("%d\n", num);int nowOut = 1;//火车车厢排序的关键 printf("\n出队序列为:");//遍历H3队列 while(H3.front < H3.rear || H1.front < H1.rear || H2.front < H2.rear) {int flag = 0;int num;GetHead(&H3, &num);//如果当前遍历元素等于nowOut就H3对头元素出队 if(num == nowOut) {DeQueue(&H3, &num);printf("%d", num);nowOut++;flag = 1;} else {//否则去寻找H1和H2对头元素是否等于nowOut,等于就出队 for(int i = 0; i < 2; i++) {GetHead(QArray[i], &num);if(num == nowOut){DeQueue(QArray[i], &num);printf("%d", num);nowOut++;flag = 1;}}}/*如果H1,H2,H3的对头都没有等于nowOut的元素,那么就将该元素入队至H1或H2,条件是小于队尾元素 */if(flag == 0){int container;for(int i = 0; i < 2; i++){GetHead(&H3, &num);GetRear(QArray[i], &container);if(num > container || QArray[i]->rear == 0){DeQueue(&H3, &num);EnQueue(QArray[i], num);break;}}}}printf("\n\n2062011002-吴奇\n"); return 0;
}

测试用例

输入：369247185 0为结束符

输出：123456789

最后总结几个可以优化的点，感兴趣的小伙伴可以尝试实现以下

该算法中用到的是队列的顺序存储结构，想要改为环形只需将出队入队操作的索引稍做修改，就可实现环形队列。
输入方式比较不雅，可以进一步优化。
如想实现任意乱序的排列，我认为应再加一个队列，用2个队列作为缓冲轨某些情况下运行不是想象中的结果。

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