สรุปการเรียน Lecture 6 เรื่อง Queue

คิว (Queue) เป็นโครงสร้างข้อมูลแบบเชิงเส้นหรือลิเนียร์ลิสต์ซึ่งการเพิ่มข้อมูลจะกระทำที่ปลายข้างหนึ่งซึ่งเรียกว่าส่วนท้ายหรือเรียร์ (rear) และการนำข้อมูลออกจะกระทำที่ปลายอีกข้างหนึ่งซึ่งเรียกว่า ส่วนหน้า หรือฟรอนต์(front)ลักษณะการทำงานของคิวเป็นลักษณะของการเข้าก่อนออกก่อนหรือที่เรียกว่า FIFO (First In First Out)

การทำงานของคิว
การใส่สมาชิกตัวใหม่ลงในคิวเรียกว่า Enqueue ซึ่งมีรูปแบบคือenqueue (queue, newElement)หมายถึง การใส่ข้อมูลnewElement ลงไปที่ส่วนเรียร์ของคิว

การนำสมาชิกออกจากคิว เรียกว่าDequeue ซึ่งมีรูปแบบคือdequeue (queue, element)หมายถึง การนำออกจากส่วนหน้าของคิวและให้ ข้อมูลนั้นกับ element

การนำข้อมูลที่อยู่ตอนต้นของคิวมาแสดงจะเรียกว่า Queue Front แต่จะไม่ทำการเอาข้อมูลออกจากคิว

การนำข้อมูลที่อยู่ตอนท้ายของคิวมาแสดงจะ เรียกว่าQueue Rear แต่จะไม่ทำการเพิ่มข้อมูลเข้าไปในคิว

การแทนที่ข้อมูลของคิว
การแทนที่ข้อมูลของคิวสามารถทำได้ 2 วิธี คือ
1. การแทนที่ข้อมูลของคิวแบบลิงค์ลิสต์
2. การแทนที่ข้อมูลของคิวแบบอะเรย์

การแทนที่ข้อมูลของสแตกแบบลิงค์ลิสต์
จะประกอบไปด้วย 2 ส่วน คือ
1. Head Node จะประกอบไปด้วย 3 ส่วนคือพอยเตอร์จำนวน 2 ตัว คือ Front และ rearกับจำนวนสมาชิกในคิว
2. Data Node จะประกอบไปด้วย ข้อมูล (Data) และพอยเตอร์ที่ชี้ไปยังข้อมูลตัวถัดไป

การดำเนินการเกี่ยวกับคิว
การดำเนินการเกี่ยวกับคิว ได้แก่
1. Create Queue 6. Empty Queue
2. Enqueue 7. Full Queue
3. Dequeue 8. Queue Count
4. Queue Front 9. Destroy Queue
5. Queue Rear

1. Create Queue จัดสรรหน่วยความจำให้แก่ Head Node และให้ค่า pointer ทั้ง 2 ตัวมีค่าเป็น null และจำนวนสมาชิกเป็น 0
2. Enqueueการเพิ่มข้อมูลเข้าไปในคิว
3. Dequeueการนำข้อมูลออกจากคิว
4. Queue Front เป็นการนำข้อมูลที่อยู่ส่วนต้นของคิวมาแสดง
5. Queue Rear เป็นการนำข้อมูลที่อยู่ส่วนท้ายของคิวมาแสดง
6. Empty Queue เป็นการตรวจสอบว่าคิวว่างหรือไม่
7. Full Queue เป็นการตรวจสอบว่าคิวเต็มหรือไม่
8. Queue Count เป็นการนับจำนวนสมาชิกที่อยู่ในคิว
9. Destroy Queue เป็นการลบข้อมูลทั้งหมดที่อยู่ในคิว

การนำข้อมูลเข้าสู่คิว จะไม่สามารถนำเข้าในขณะที่คิวเต็ม หรือไม่มีที่ว่าง ถ้าพยายามนำเข้าจะทำให้เกิดความผิดพลาดที่เรียกว่า overflowการนำข้อมูลออกจากคิว จะไม่สามารถนำอะไรออกจากคิวที่ว่างเปล่าได้ ถ้าพยายามจะทำให้เกิดความผิดพลาดที่เรียกว่าunderflow ในการใส่สมาชิกลงในคิวจะต้องตรวจสอบก่อนว่าคิวเต็ม หรือไม่

จากตัวอย่าง จะเห็นได้ว่าอาจจะมีปัญหาในการนำเข้าข้อมูลในกรณีที่คิวเต็ม แต่สภาพความเป็นจริงแล้ว front ไม่ได้อยู่ในช่องแรกของคิว จะไม่สามารถนำที่ว่างในส่วนหน้ามาใช้ได้อีก
วิธีการแก้ปัญหาดังกล่าว จะใช้คิวที่เป็นแบบคิววงกลม (Circular Queue)ซึ่งคิวช่องสุดท้ายนั้นต่อกับคิวช่องแรกสุด
ในกรณีที่เป็นคิวแบบวงกลมคิวจะเต็มก็ต่อเมื่อมีการเพิ่มข้อมูลเข้าไปในคิวเรื่อย ๆ จนกระทั่ง rearมีค่าน้อยกว่า front อยู่หนึ่งค่า
คือ rear = front - 1

การประยุกต์ใช้คิว
คิวถูกประยุกต์ใช้มากในการจำลองระบบงานธุรกิจ เช่น การให้บริการลูกค้า ต้องวิเคราะห์จำนวนลูกค้าในคิวที่เหมาะสมว่าควรเป็นจำนวนเท่าใด เพื่อให้ลูกค้าเสียเวลาน้อยที่สุด ในด้านคอมพิวเตอร์ ได้นำคิวเข้ามาใช้ คือในระบบปฏิบัติการ (Operation System) ในเรื่องของคิวของงานที่เข้ามาทำงาน (ขอใช้ทรัพยากรระบบของ CPU) จะจัดให้งานที่เข้ามาได้ทำงานตามลำดับความสำคัญ

DTS 07-05-08-2552