คิว (โครงสร้างข้อมูล)

บทความนี้เกี่ยวกับโครงสร้างข้อมูล สำหรับความหมายอื่น ดูที่ คิว

คิวหรือแถวคอย (อังกฤษ: queue) เป็นประเภทข้อมูลอย่างย่อที่มีลักษณะการเรียงลำดับข้อมูล ในการเข้า-ออกในลักษณะเข้าก่อนออกก่อน FIFO (First In First Out) กล่าวคือข้อมูลที่เข้าแรกๆจะได้ออกก่อน คล้ายคนต่อคิวที่มาก่อนจะได้ซื้อของก่อน จึงเรียกว่า แถวคอย หรือ คิว

แถวคอย หรือ คิว จึงจัดเป็นวิธีการจัดการเข้า-ออกของข้อมูลอีกแบบหนึ่ง เป็นโครงสร้างข้อมูลที่นำมาใช้ในการทำงานของโปรแกรมคอมพิวเตอร์หลายประการ อาทิการเข้าคิวในการทำงานของเครือข่าย การออกแบบการทำงานระบบท่อ (pipeline) เป็นต้น

[แก้] จุดเด่นของคิว

คิวสามารถจัดการการเข้า-ออกของข้อมูล ใช้เก็บข้อมูลที่ต้องการจัดเรียงเป็นระบบ โดยพิจารณาข้อมูลตามลำดับ ในทำนอง ใครถึงก่อนมีสิทธิ์ได้ใช้ก่อน จึงใช้ในการเรียงลำดับในการแบ่งปันทรัพยากรที่มีอยู่จำกัดในการทำงาน เช่น การรอคิวการทำงานของเครื่องพิมพ์ในสำนักงาน เป็นต้น

[แก้] บริการที่มักจะมี

• เอาข้อมูลใหม่เข้าท้ายคิว (enqueue)
• เอาข้อมูลออกจากหัวคิว (dequeue)
• ดูข้อมูลที่อยู่หัวคิว (peek)
• ทำคิวว่าง ตรวจสอบความว่างของคิว (empty)

[แก้] ความเร็วที่ใช้ในการทำงาน

การทำงานของคิว ไม่จำเป็นต้องไล่พิจารณาสมาชิกทุกตัว เป็นเพียงแต่การพิจารณาข้อมูลที่เข้าแรกสุดออกจากคิว และเอาข้อมูลใหม่เข้าท้ายคิว การทำงานของคิวจึงมีความเร็วคงที่ (O (1))

[แก้] วิธีการสร้างคิว

การสร้างคิวทำได้โดยแถวลำดับประกอบกับจำนวนเต็ม ที่เก็บดัชนีของหัวคิวและท้ายคิว สองตัว หรือใช้ รายการโยงสองชั้นวน(circular doubly linked list)

[แก้] คิวแถวลำดับ

สำหรับการใช้แถวลำดับในการทำคิวนั้น (array queue) ตอนเริ่มต้นเราจะให้ดัชนีของหัวคิวและท้ายคิวชี้ที่ศูนย์ เมื่อเข้าคิว (enqueue) ก็จะเก็บข้อมูลตรงดัชนีท้าย พร้อมทั้งเพิ่มค่าดัชนีท้ายคิวจะไปอีกหนึ่ง (increament) ในทางตรงกันข้ามหากเอาข้อมูลตัวแรกออกจากคิว (dequeue) ก็คืนค่าสมาชิกตัวที่ดัชนีหัวคิวชี้อยู่พร้อมทั้งเพิ่มค่าดัชนีหัวคิวไปอีกหนึ่ง (decrement) หากดัชนีหัวคิววิ่งไล่ทับดัชนีท้ายคิวแสดงว่า คิวนั้นเป็นคิวว่าง (empty queue) ไม่ควร dequeue อีกเพราะจะทำให้การทำงานรวนได้ (ควรตรวจสอบก่อน dequeue)

เนื่องจากแถวลำดับมีขนาดจำกัดในบางครั้งอาจมีการทำคิววนรอบ (circular array queue) กล่าวคือบางครั้งคิวอาจมีการ enqueue และ dequeue สลับกันทำให้ดัชนีหัวคิวเลื่อนๆออกไปจนจะตกขอบขวาของแถวลำดับ ทำให้มีเนื้อที่ของแถวลำดับด้านหน้าเหลือไม่ได้ใช้จึงมีการวนเอาหางคิว มาแทนส่วนหน้าของแถวลำดับ กล่าวคือเมื่อท้ายคิวตกขอบขวาของแถวลำดับ ก็จะมีการเริ่มดัชนีท้ายคิวที่ศูนย์ใหม่และต่อท้ายคิวมาเรื่อยๆ ข้อด้อยของวิธีนี้คือ เมื่อท้ายคิวมาทับหัวคิวอีกครั้งจะตีความไม่ได้ว่าคิวเต็มแถวลำดับ หรือคิวว่างกันแน่ จึงอาจใช้ตัวแปรขนาด (size) หรือตัวแปรอื่นๆช่วยในการบอกว่าคิวว่างหรือไม่

[แก้] คิวรายการโยงสองชั้นวน

สำหรับการใช้รายการโยงสองชั้นวน(circular doubly linked list) ในการทำนั้น โดยหัวคิวจะอยู่ที่ปมสุดท้ายนี้ (กล่าวคือเป็นปมก่อนที่จะชี้ปมหัว เพราะว่าเป็นรายการวน) ส่วนท้ายคิวอยู่ที่ปมแรก เมื่อเข้าคิว (enqueue) ก็เพิ่มปมใหม่หลังปมหัว เมื่อจะเอาข้อมูลแรกออกจากคิว (dequeue) ก็จะเอาข้อมูลก่อนปมหัวออก ก็คือข้อมูลที่เข้าแรกๆสุด เมื่อใดที่รายการหรือคิวว่าง ก็คือตอนที่ปมหัวชี้มาที่ตัวเองนั่นเอง

[แก้] ดูเพิ่ม

• คิวสองหน้า
• คิวลำดับความสำคัญ