큐(Queues)

큐(Queue)

• 자료(data element)를 보관할 수 있는 (선형) 구조
• 단, 넣을 때에는 한 쪽 끝에서 밀어 넣어야 하고 - enqueue 연산
• 꺼낼 때에는 반대 쪽에서 뽑아 꺼내야 하는 제약이 있음 - dequeue 연산
• 선입선출(FIFO - First In First Out) 특징을 가지는 선형 자료구조

큐의 추상적 자료구조 구현

• 배열(Array)를 이용하여 구현

class ArrayQueue:
    def __init__(self):
        self.data = []
        
    def size(self):
        return len(self.data)
    
    def isEmpty(self):
        return self.size() == 0
    
    def enqueue(self, item):
        self.data.append(item)
        
    def dequeue(self):
        return self.data.pop(0)
    
    def peek(self):
        return self.data[0]

❌ 이렇게 되면 dequeue 연산시 시간 복잡도가 $O(n)$이 된다.

• 연결 리스트(linked list)를 이용하여 구현
• 연산 정의
  • size() - 현재 큐에 들어 있는 데이터 원소의 수를 구함
  • imEmpty() - 현재 큐가 비어 있는지를 판단
  • enqueue(x) - 데이터 원소 x를 큐에 추가
  • dequeue() - 큐의 맨 앞에 저장된 데이터 원소를 제거(또한, 반환)
  • peek() - 큐의 맨 앞에 저장된 데이터 원소를 반환(제거하지 않음)

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환형큐(Circular Queue)

큐(queue)의 활용

• 자료를 생성하는 작업과 그 자료를 이용하는 작업이 비동기적(asynchronously) 일어나는 경우
  
  

• 자료를 생성하는 작업이 여러 곳에서 일어나는 경우
• 자료를 이용하는 작업이 여러 곳에서 일어나는 경우
• 자료를 생성하는 작업과 그 자료를 이용하는 작업이 양쪽 다 여러 곳에서 일어나는 경우
• 자료를 처리하고 새로운 자료를 생성하고, 나중에 그 자료를 또 처리해야 하는 작업의 경우

 

환형큐(Circular queue)

• 정해진 개수의 저장 공간을 빙 돌려가며 이용

• 큐가 가득 차면?
  • 더 이상 원소를 넣을 수 없음(큐 길이를 기억하고 있어야 함)
• 환형 큐의 추상적 자료구조 구현
  • 연상의 정의
  • size() - 현재 큐에 들어 있는 데이터 원소의 수를 구함
  • isEmpty() - 현재 큐가 비어 있는지를 판단
  • isFull() - 큐에 데이터 원소가 꽉 차 있는지를 판단
  • enqueue(x) - 데이터 원소 x를 큐에 추가
  • dequeue() - 큐의 맨 앞에 저장된 데이터 원소를 제거(또한, 반환)
  • peek() - 큐의 맨 앞에 저장된 데이터 원소를 반환(제거하지 않음)
• 배열로 구현한 환형 큐

class CircularQueue:
    
    def __init__(self, n):
        self.maxCount = n
        self.data = [None] * n
        self.count = 0
        self.front = -1
        self.rear = -1


    def size(self):
        return self.count

    def isEmpty(self):
        return self.count == 0

    def isFull(self):
        return self.count == self.maxCount

    def enqueue(self, x):
        if self.isFull():
            raise IndexError('Queue full')
        self.rear = (self.rear + 1) % self.maxCount
        self.data[self.rear] = x
        self.count += 1

    def dequeue(self):
        if self.isEmpty():
            raise IndexError('Queue empty')
        self.front = (self.front + 1) % self.maxCount
        x = self.data[self.front]
        self.count -= 1
        return x

    def peek(self):
        if self.isEmpty():
            raise IndexError('Queue empty')
        return self.data[(self.front + 1) % self.maxCount]