C語言隊(duì)列和應(yīng)用詳情
1.隊(duì)列的原理
隊(duì)列原理其實(shí)就像一個管道，如果我們不斷往管道里面塞乒乓球，每個乒乓球在管道里就會排列一條隊(duì)形。先進(jìn)去的乒乓球就會先出來，這個就是隊(duì)列的先進(jìn)先出的規(guī)則。
球從左邊進(jìn)去，進(jìn)去的動作就是入列，然后進(jìn)去的球在管道里排成一個隊(duì)列，這個叫隊(duì)列緩存，說白了就是數(shù)組，那么這里存了5個球就相當(dāng)于是buff[5];這樣的意思，最右邊出來的1號球就是最早進(jìn)去的球，出來的這個動作叫出列，所以遵循了先進(jìn)先出的規(guī)則。
2.隊(duì)列的作用
隊(duì)列最主要的作用就是用來緩存數(shù)據(jù)，比方說串口接收數(shù)據(jù)，我們一般定義一個數(shù)組來存儲數(shù)據(jù)，但是假如串口數(shù)據(jù)頻率很快，可能這個數(shù)組里存儲的數(shù)據(jù)還沒處理完，下一組串口數(shù)據(jù)又過來了，那么這時候數(shù)組里的數(shù)據(jù)就會被新數(shù)據(jù)覆蓋，導(dǎo)致老的數(shù)據(jù)丟失。像這種就可以通過隊(duì)列的方式來處理，每收到一個字節(jié)數(shù)據(jù)都先入列，然后應(yīng)用程序同步解析處理，根據(jù)隊(duì)列先進(jìn)先出的規(guī)則，那么老的數(shù)據(jù)就不會被新的數(shù)據(jù)“插隊(duì)”了。
基于這種緩存數(shù)據(jù)的技術(shù)，可以靈活應(yīng)用在各種場景，比如說：
- 1、操作系統(tǒng)的消息傳遞
- 2、大數(shù)據(jù)處理
3.隊(duì)列程序設(shè)計(jì)思路
其實(shí)實(shí)現(xiàn)隊(duì)列的方法有很多種，但是工作原理都是一樣的，我們要編寫代碼，首先要很清楚隊(duì)列的工作原理。
- 1、隊(duì)列緩存
- 2、入列
- 3、出列
- 一個隊(duì)列基本上要有上面這三個必要的操作，那么隊(duì)列緩存就很好理解，說白了就是直接定義一個數(shù)組，數(shù)組大小就是隊(duì)列緩存的大小。入列就是把1個或者若干個數(shù)據(jù)按順序存到隊(duì)列緩存數(shù)組里，同樣出列把數(shù)據(jù)從隊(duì)列緩存里取出來。
入列和出列的原理懂了，那么應(yīng)該怎么樣用程序來實(shí)現(xiàn)呢？
4.入列
根據(jù)上文的說法，入列就是把數(shù)據(jù)存進(jìn)數(shù)組的操作，我們平時存數(shù)組一般都是buff[0]=1;這樣操作。不過在隊(duì)列中我們要考慮隊(duì)列里當(dāng)前存在多少個數(shù)據(jù)的情況，如果有數(shù)據(jù)，那么我們就不能從[0]這個下標(biāo)開始入列，所以我們在入列時要考慮兩個問題：
- 1、隊(duì)列緩存可以存儲的數(shù)組下標(biāo)位置，這個我們一般稱為隊(duì)尾。
- 2、隊(duì)列是否已滿，如果隊(duì)列緩存滿了又有新的數(shù)據(jù)入列，該怎么處理？這里我們一般處理方式是按照時間順序，把最早入列的數(shù)據(jù)
丟棄，以新的數(shù)據(jù)替換。
第二個問題先暫時不管，先看第一個問題。根據(jù)前面學(xué)過的數(shù)組與指針，通過指針的特性，我們在用1個指針來代表隊(duì)尾，然后這個隊(duì)尾指針指向隊(duì)列緩存數(shù)組的首地址，當(dāng)入列1個數(shù)據(jù)時，我們的隊(duì)尾指針就+1，這樣是不是就能夠知道當(dāng)前隊(duì)列緩存的可以存儲的地址了？
5.出列
數(shù)據(jù)入列以后自然要取出來，那么我們?nèi)〉臅r候也是有原則的，不能亂取，而是從最早入列那個數(shù)據(jù)的地址開始取，所以這個出列的數(shù)組下標(biāo)我們稱為隊(duì)頭，同樣我們可以使用指針變量來代表這個隊(duì)頭。
我們看看下面這個圖是一個出列的流程，我們這個是滿編隊(duì)的隊(duì)列，總共有1,2，3,4，5個數(shù)據(jù)，那么隊(duì)頭指針指向隊(duì)列緩存首地址，接著第一個出列的就是數(shù)據(jù)1，出列后隊(duì)頭指針加1，就指向數(shù)據(jù)2的地址，那么數(shù)據(jù)2出列后，隊(duì)頭指針又加1，指向數(shù)據(jù)3的地址，以此類推，這樣就可以實(shí)現(xiàn)先進(jìn)先出的原則。
6.掌握隊(duì)列程序編寫
那么我們知道原理后就可以用程序來實(shí)現(xiàn)它了，因?yàn)橐粋€產(chǎn)品中，會有很多隊(duì)列代表不同的數(shù)據(jù)，比如說消息我有一個隊(duì)列，底層串口接收我也有一個隊(duì)列，所以我們吧隊(duì)列的一些操作，比如說入列，出列的操作單獨(dú)寫成函數(shù)接口，方便程序不同區(qū)域的調(diào)用。
#include <stdio.h>
#include "Queue.h"
Queue4 KeyMsg;
int main(int argc, char *argv[])
{
?? ?unsigned char a;?
?? ?QueueEmpty(KeyMsg);/*初始化*/
?? ?printf("site:%d\r\n",sizeof(KeyMsg.Buff));?
?? ?printf("&KeyMsg=0x%x, KeyMsg.Buff=0x%x, KeyMsg.Head=0x%x, KeyMsg.Tail=0x%x\r\n",&KeyMsg,KeyMsg.Buff,KeyMsg.Head,KeyMsg.Tail);
?? ?printf("&buff[0]=0x%x, &buff[1]=0x%x, &buff[2]=0x%x, &buff[3]=0x%x \r\n",&KeyMsg.Buff[0],&KeyMsg.Buff[1],&KeyMsg.Buff[2],&KeyMsg.Buff[3]);
?? ?printf("\r\n");?
?? ?
?? ?a = 1;
?? ?QueueDataIn(KeyMsg,&a,1);/*要用哪一個隊(duì)列，要存那個數(shù)據(jù)，要存多少個數(shù)據(jù)*/
?? ?printf("&KeyMsg=0x%x, KeyMsg.Buff=0x%x, KeyMsg.Head=0x%x, KeyMsg.Tail=0x%x\r\n",&KeyMsg,KeyMsg.Buff,KeyMsg.Head,KeyMsg.Tail);
?? ?printf("buff[0]=0x%x, buff[1]=0x%x, buff[2]=0x%x, buff[3]=0x%x \r\n",KeyMsg.Buff[0],KeyMsg.Buff[1],KeyMsg.Buff[2],KeyMsg.Buff[3]);
?? ?printf("\r\n");?
?? ?
?? ?a = 2;
?? ?QueueDataIn(KeyMsg,&a,1);
?? ?printf("&KeyMsg=0x%x, KeyMsg.Buff=0x%x, KeyMsg.Head=0x%x, KeyMsg.Tail=0x%x\r\n",&KeyMsg,KeyMsg.Buff,KeyMsg.Head,KeyMsg.Tail);
?? ?printf("buff[0]=0x%x, buff[1]=0x%x, buff[2]=0x%x, buff[3]=0x%x \r\n",KeyMsg.Buff[0],KeyMsg.Buff[1],KeyMsg.Buff[2],KeyMsg.Buff[3]);
?? ?printf("\r\n");?
?? ?
?? ?a = 3;
?? ?QueueDataIn(KeyMsg,&a,1);
?? ?printf("&KeyMsg=0x%x, KeyMsg.Buff=0x%x, KeyMsg.Head=0x%x, KeyMsg.Tail=0x%x\r\n",&KeyMsg,KeyMsg.Buff,KeyMsg.Head,KeyMsg.Tail);
?? ?printf("buff[0]=0x%x, buff[1]=0x%x, buff[2]=0x%x, buff[3]=0x%x \r\n",KeyMsg.Buff[0],KeyMsg.Buff[1],KeyMsg.Buff[2],KeyMsg.Buff[3]);
?? ?printf("\r\n");?
?? ?
? ? a = 4;
?? ?QueueDataIn(KeyMsg,&a,1);
?? ?printf("&KeyMsg=0x%x, KeyMsg.Buff=0x%x, KeyMsg.Head=0x%x, KeyMsg.Tail=0x%x\r\n",&KeyMsg,KeyMsg.Buff,KeyMsg.Head,KeyMsg.Tail);
?? ?printf("buff[0]=0x%x, buff[1]=0x%x, buff[2]=0x%x, buff[3]=0x%x \r\n",KeyMsg.Buff[0],KeyMsg.Buff[1],KeyMsg.Buff[2],KeyMsg.Buff[3]);
?? ?printf("\r\n");?
?? ?
?? ?a = 5;
?? ?QueueDataIn(KeyMsg,&a,1);
?? ?printf("&KeyMsg=0x%x, KeyMsg.Buff=0x%x, KeyMsg.Head=0x%x, KeyMsg.Tail=0x%x\r\n",&KeyMsg,KeyMsg.Buff,KeyMsg.Head,KeyMsg.Tail);
?? ?printf("buff[0]=0x%x, buff[1]=0x%x, buff[2]=0x%x, buff[3]=0x%x \r\n",KeyMsg.Buff[0],KeyMsg.Buff[1],KeyMsg.Buff[2],KeyMsg.Buff[3]);
?? ?printf("\r\n");?
?? ?
?? ?printf("&KeyMsg=0x%x, KeyMsg.Buff=0x%x, KeyMsg.Head=0x%x, KeyMsg.Tail=0x%x\r\n",&KeyMsg,KeyMsg.Buff,KeyMsg.Head,KeyMsg.Tail);
?? ?QueueDataOut(KeyMsg,&a);/*要用哪一個隊(duì)列，要取那個數(shù)據(jù)*/
?? ?printf("a=%d\r\n",a);?
?? ?printf("&KeyMsg=0x%x, KeyMsg.Buff=0x%x, KeyMsg.Head=0x%x, KeyMsg.Tail=0x%x\r\n",&KeyMsg,KeyMsg.Buff,KeyMsg.Head,KeyMsg.Tail);
?? ?printf("buff[0]=0x%x, buff[1]=0x%x, buff[2]=0x%x, buff[3]=0x%x \r\n",KeyMsg.Buff[0],KeyMsg.Buff[1],KeyMsg.Buff[2],KeyMsg.Buff[3]);
?? ?printf("\r\n");?
?? ?
?? ?return 0;
}queue.c代碼
void S_QueueEmpty(unsigned char **Head,unsigned char **Tail,unsigned char *pBuff)
{
?? ?*Head = pBuff;
?? ?*Tail = pBuff;?
}
void S_QueueDataIn(unsigned char **Head,unsigned char **Tail,unsigned char *pBuff,unsigned char Len,unsigned char *pData,unsigned char DataLen)
{
?? ?unsigned char num;
?? ?//關(guān)閉中斷?
?? ?for(num=0; num < DataLen; num++,pData++)
?? ?{?? ?
?? ??? ?**Tail = *pData;?? ??? ?//這里把數(shù)據(jù)入列?
?? ??? ?(*Tail)++;?? ??? ??? ??? ?//隊(duì)尾指針加1
?? ? ?? ?if(*Tail == pBuff+Len)
?? ? ?? ?{
?? ? ?? ??? ?*Tail = pBuff;?
?? ? ?? ?}
?? ??? ?if(*Tail == *Head)
?? ??? ?{
?? ??? ??? ?
?? ??? ??? ?if(++(*Head) == pBuff+Len)
?? ??? ??? ?{
?? ??? ??? ??? ?*Head = pBuff;?? ?
?? ??? ??? ?}
?? ??? ?}
?? ?}
?? ?//打開中斷?
}
unsigned char S_QueueDataOut(unsigned char **Head,unsigned char **Tail,unsigned char *pBuff,unsigned char Len,unsigned char *pData)
{
?? ?unsigned char status;
?? ?//關(guān)閉中斷?
?? ?status = 0;
?? ?if(*Head != *Tail)
?? ?{
?? ??? ?*pData = **Head;
?? ??? ?status = 1;
?? ??? ?if(++(*Head) == pBuff+Len)
?? ??? ?{
?? ??? ??? ?*Head = pBuff;
?? ??? ?}
?? ?}
?? ?//恢復(fù)中斷?
?? ?return status;
}
unsigned short S_QueueDataLen(unsigned char **Head,unsigned char **Tail,unsigned char *pBuff,unsigned char Len)
{
?? ?if(*Tail > *Head)
?? ?{
?? ??? ?return *Tail-*Head;
?? ?}
?? ?if(*Tail < *Head)
?? ?{
?? ??? ?return *Tail+Len-*Head;?? ?
?? ?}
}queue.h代碼
#ifndef _QUEUE_H_
#define _QUEUE_H_
extern void S_QueueEmpty(unsigned char **Head,unsigned char **Tail,unsigned char *pBuff);
extern void S_QueueDataIn(unsigned char **Head,unsigned char **Tail,unsigned char *pBuff,unsigned char Len,unsigned char *pData,unsigned char DataLen);
extern unsigned char S_QueueDataOut(unsigned char **Head,unsigned char **Tail,unsigned char *pBuff,unsigned char Len,unsigned char *pData);?
extern unsigned short S_QueueDataLen(unsigned char **Head,unsigned char **Tail,unsigned char *pBuff,unsigned char Len);?
#define QueueEmpty(x) ?S_QueueEmpty((unsigned char **)&(x).Head,(unsigned char **)&(x).Tail,(unsigned char *)(x).Buff)
#define QueueDataIn(x,y,z) S_QueueDataIn((unsigned char **)&(x).Head,(unsigned char **)&(x).Tail,(unsigned char *)&(x).Buff,sizeof((x).Buff),y,z)
#define QueueDataOut(x,y) ?S_QueueDataOut((unsigned char **)&(x).Head,(unsigned char **)&(x).Tail,(unsigned char *)&(x).Buff,sizeof((x).Buff),y)
#define QueueDataLen(x) ?? ?S_QueueDataLen((unsigned char **)&(x).Head,(unsigned char **)&(x).Tail,(unsigned char *)&(x).Buff,sizeof((x).Buff))
?
typedef struct
{
?? ?unsigned char *Head; ?? ?//隊(duì)頭指針，用來出列用的?
?? ?unsigned char *Tail; ?? ?//隊(duì)尾指針，用來入列用的?
?? ?unsigned char Buff[4];?? ?//隊(duì)列緩存?
}Queue4;
typedef struct
{
?? ?unsigned char *Head; ?? ?//隊(duì)頭指針，用來出列用的?
?? ?unsigned char *Tail; ?? ?//隊(duì)尾指針，用來入列用的?
?? ?unsigned char Buff[128];?? ?//隊(duì)列緩存?
}Queue128;
typedef struct
{
?? ?unsigned char *Head; ?? ?//隊(duì)頭指針，用來出列用的?
?? ?unsigned char *Tail; ?? ?//隊(duì)尾指針，用來入列用的?
?? ?unsigned char Buff[512];?? ?//隊(duì)列緩存?
}Queue512;
#endif7.隊(duì)列的應(yīng)用
串口的應(yīng)用:
如果產(chǎn)品有兩個功能，一個功能需要燈一秒閃1次，另一個功能需要燈1秒閃2次，在功能切換很快的情況下，需要功能正常并且燈的閃爍正常，那么就需要隊(duì)列了。
到此這篇關(guān)于C語言隊(duì)列和應(yīng)用詳情的文章就介紹到這了,更多相關(guān)C語言隊(duì)列和應(yīng)用內(nèi)容請搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家！
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