Queue Dalam Bahasa Pemrograman C

Queue (antrian) adalah barisan elemen yang apabila elemen ditambah maka penambahannya berada di posisi belakang (rear) dan jika dilakukan pengambilan elemen dilakukan di elemen paling depan (front). Oleh karena itu, queue bersifat FIFO (first in first out).

Operasi-operasi dasar dari sebuah queue adalah :
1. Enqueue : proses penambahan elemen di posisi belakang
2. Dequeue : proses pengambilan elemen di posisi depan
Selain operasi dasar di atas, ada pula operasi-operasi lain yang dapat dilakukan terhadap sebuah queue yaitu :
1. Operasi pemeriksaan queue kosong (fungsi kosong)
2. Operasi pemeriksaan queue penuh (fungsi penuh).
3. Operasi inisialisasi queue (fungsi inisialisasi)

Adapun presentasi queue dapat dilakukan dengan 2 cara yaitu :
Dengan menggunakan array statis
Operasi-operasi yang dapat dilakukan dalam queue yang menggunakan representasi array statis adalah :

- Pendeklarasian sebuah queue
Setiap queue memiliki elemen-elemen (field) berupa posisi depan, posisi belakang, elemen antrian, dan maksimal elemennya.

Adapun pendeklarasian queue dalam bahasa C adalah :

#define maks 5
struct TQueue{
int depan,belakang;
int maks_queue;
int antrian[maks];
};
TQueue Q,Queue,Q2;//deklarasi variable bertipe TQueue

- Inisialisasi Queue
Inisialisasi queue adalah proses pemberian nilai 0 untuk field depan dan belakang dari queue dan juga pemberian nilai maks ke maks_queue yang menunjukan banyaknya maksimal data dalam queue.
Karena dalam bahasa C elemen sebuah array dimulai dengan 0 maka proses inisialisasi nilai depan dan belakang bukan 0 tetapi -1 sehingga ketika ada proses penambahan elemen (enqueue) akan bernilai 0 sehingga elemen tersebut akan disimpan dalam elemen antrian pada posisi 0.
Implementasi fungsi inisialisasi queue dalam bahasa C adalah
void inisialisasi(TQueue *Q)
{
Q->maks_queue=maks;
Q->depan=-1;
Q->belakang=-1;
}
Cara pemanggilannya adalah :
Inisialisasi(&Q);

- Fungsi Kosong
Fungsi kosong digunakan untuk memeriksa apakan keadaan queue tidak memiliki elemen. Fungsi kosong didapatkan dengan memeriksa field belakang dari queue. Jika field belakang bernilai 0 maka berarti queue kosong dan jika tidak 0 maka berarti queue mempunyai elemen.
Implementasi dalam bahasa C agak berbeda karena elemen array dimulai dari 0 sehingga pemeriksaan nilai belakang dilakukan dengan membandingkannya dengan nilai -1. Jika nilai belakang bernilai -1 maka queue kosong (true) dan jika lebih dari -1 berarti queue tidak kosong (false). Sehingga implementasinya dalam bahasa C adalah :
int kosong(TQueue Q)
{
if (Q.belakang==-1)
return 1;
else
return 0;
}
Cara pemanggilannya adalah :
if(kosong(Q))// jika queue Q kosong
……
- Fungsi Penuh
Fungsi penuh berguna untuk memeriksa apakah suatu queue telah penuh. Fungsi ini diperlukan ketika proses enqueue. Fungsi ini akan bernilai benar (true) jika field belakang sama dengan nilai maks_queue jika tidak sama dengan berarti queue belum penuh.
Dalam bahasa C perbandingan yang dilakukan adalah bukan dengan maks_queue tetapi dengan nilai maks_queue-1 karena elemen array dalam bahasa C dimulai dari posisi 0. Implementasi dalam bahasa C adalah :
int penuh(TQueue Q)
{
if(Q.belakang==Q.maks_queue-1)
return 1;
else
return 0;
}
Cara pemanggilannya adalah :
If(!penuh(Q)) //if queue Q tidak(!) penuh
.....

- Operasi Enqueue
Proses enqueue adalah proses untuk penambahan di posisi belakang. Penambahan ini dilakukan jika kondisi queue tidak penuh. Jika keadaan masih kosong, maka field depan dan belakang bernilai 1 tetapi jika sudah mempunyai elemen maka yang nilai belakang harus bertambah 1. Kemudian data baru disimpan di array pada posisi belakang.
Implementasi dalam C harus melakukan penyesuaian karena elemen array C dimulai dari 0 sehingga ketika queue masih kosong pemberian nilai depan dan belakang adalah 0 bukan 1. Untuk lebih jelasnya perhatikan potongan program di bawah ini :
void enqueue(TQueue *Q, int data)
{
if(!penuh(*Q))
{
if(empty(*Q)
{
Q->depan=0;
Q->belakang=0;
}
else
Q->belakang++;
Q->antrian[Q->belakang]=data;
}
else
printf("Queue Telah Penuh\n");
}
Cara penggunaannya :
int data=7
enqueue(&Q,data);

- Operasi Dequeue
Operasi dequeue adalah proses pengambilan elemen queue. Tentunya elemen yang diambil selalu dari elemen pertama (1). Setelah elemen pertama diambil, maka akan diperlukan proses pergeseran elemen data setelah elemen data yang diambil (dari posisi ke-2 sampai posisi paling belakang), dan kemudian posisi belakang akan dikurangi 1 karena ada data yang diambil.
Implementasi dalam bahasa C dilakukan dengan pengambilan elemen pada posisi 0, sehingga fungsi dequeue-nya menjadi :

int dequeue(TQueue *Q)
{
int data,i;
if(!kosong(*Q))
{
data=Q->antrian[Q->depan];
for(i=0;i<=Q->belakang-1;i++)
Q->antrian[i]=Q->antrian[i+1];
Q->belakang--;
return data;
}
else
{
printf("Queue Kosong.\n");
return 0;
}
}
Cara penggunaan fungsi tersebut adalah :
int data;
data=dequeue(&Q); //ambil data dari dequeue pada queue Q
printf(“%d”,data);

2. Dengan menggunakan linked list.
Proses penyimpanan elemen queue dalam linked list mirip dengan operasi pada single linked list yang menggunakan penyimpanan tambah akhir dan hapus awal.

Operasi Enqueue
Proses enqueue dalam queue linked list adalah dengan menambahkan elemen baru ke posisi paling belakang (sambungkan field berikutnya dari field belakang ke posisi pointer baru). Setelah itu, pointer penunjuk belakang harus berpindah ke posisi baru tersebut. Proses ini seperti proses penambahan di belakang pada single linked list.

Operasi Dequeue
Proses dequeue untuk queue linked list adalah dengan mengambil data yang ditunjuk pointer depan dan kemudian pointer yang depan tersebut diambil dan kemudian dihapus. Pointer depan harus berpindah ke elemen antrian berikutnya. Proses tersebut dilakukan hanya jika linked list tidak kosong. Proses ini mirip dengan proses penghapusan data awal pada single linked list.

QUEUE DENGAN CIRCULAR ARRAY
Jika kita menggunakan array untuk queue seperti di atas, maka ketika ada proses pengambilan (dequeue) ada proses pergeseran data. Proses pergeseran data ini pasti memerlukan waktu apalagi jika elemen queue-nya banyak. Oleh karena itu solusi agar proses pergeseran dihilangkan adalah dengan metode circular array.Atau agar lebih jelas, array di atas dapat dibayangkan ke dalam bentuk seperti lingkaran di bawah ini. Aturan-aturan dalam queue yang menggunakan circular array adalah :

1. Proses penghapusan dilakukan dengan cara nilai depan (front) ditambah 1 : depan=depan + 1.
2. Proses penambahan elemen sama dengan linear array yaitu nilai belakang ditambah 1 : belakang=belakang + 1.
3. Jika depan = maks dan ada elemen yang akan dihapus, maka nilai depan = 1.
4. Jika belakang = maks dan depan tidak 1 maka jika ada elemen yang akan ditambahkan, nilai belakang=1

5. Jika hanya tinggal 1 elemen di queue (depan = belakang), dan akan dihapus maka depan diisi 0 dan belakang diisi dengan 0 (queue kosong).

Operasi-operasi yang dapat terjadi dalam queue yang menggunakan circular array adalah :

1. Pendeklarasian Queue
Setiap queue memiliki elemen-elemen (field) berupa posisi depan, posisi belakang, elemen antrian, dan maksimal elemennya.

2. Inisialisasi Queue
Inisialisasi queue adalah proses pemberian nilai 0 untuk field depan dan belakang dari queue dan juga pemberian nilai maks ke maks_queue yang menunjukan banyaknya maksimal data dalam queue.
Karena dalam bahasa C elemen sebuah array dimulai dengan 0 maka proses inisialisasi nilai depan dan belakang bukan 0 tetapi -1 sehingga ketika ada proses penambahan elemen (enqueue) akan bernilai

3. Fungsi Kosong
Suatu queue yang menggunakan circular array dapat dikatakan kosong jika nilai yang menunjuk posisi depan atau belakang mempunyai nilai 0.
Implementasi dalam bahasa C, perbandingan posisi depan atau belakang dilakukan bukan dengan angka 0 tetapi angka -1 karena angka 0 menunjukan elemen pertama dari array.

4. Fungsi Penuh
Suatu queue akan disebut penuh jika terjadi 2 hal yaitu jika nilai depan mempunyai nilai 1 dan posisi belakang sama dengan maks_queue atau jika posisi depan sama dengan posisi belakang +1. Jika salah satu dari 2 hal tersebut terjadi maka fungsi penuh mempunyai nilai true dan jika tidak terjadi 2 hal tersebut maka fungsi bernilai false.
Implementasi dalam bahasa C agar beda karena posisi awal array bukan 1 tapi 0 dan posisi terakhir data adalah maks_queue-1 bukan maks_queue.

5. Operasi Enqueue
Proses enqueue data hanya bisa dilakukan jika queue tidak kosong. Ada beberapa hal yang harus diperhatikan ketika akan melakukan enqueue pada circular array, diantaranya adalah :

- Kondisi ketika queue masih kosong. Jika ini terjadi, maka posisi depan dan belakang bernilai 0.
- Ketika ketika nilai belakang sama dengan maks_queue, maka posisi belakang adalah 0. Ini terjadi ketika posisi depan lebih besar dari 0 (pernah ada dequeue).
- Ketika nilai belakang masih lebih kecil dari maks_queue maka posisi belakang ditambah 1 : belakang=belakang+1;

Dari ketentuan-ketentuan di atas dapat diimplementasikan dalam bahasa C dengan mengganti beberapa hal yaitu posisi perbandingan/pengisian dengan nilai 0 diganti dengan perbandingan/pengisian dengan nilai -1 dan perbandingan dengan nilai maks_queue diganti dengan maks_queue-1. Itu disebabkan karena dalam bahasa C array dimulai dari 0.

6. Operasi Dequeue
Proses dequeue hanya bisa dilakukan jika queue dalam keadaan tidak kosong. Ada beberapa kondisi yang harus diperhatikan ketika dequeue elemen queue yaitu :

- Kondisi ketika posisi depan sama dengan posisi belakang (queue hanya memiliki 1 elemen) maka nilai depan dan belakang diisi dengan 0 (queue kosong).
- Jika posisi depan sama dengan posisi maks_queue maka posisi depan berpindah ke 1.
- Selain itu, posisi depan ditambah dengan 1 : depan=depan+1

Ketika kita mengimplementasikannya dalam bahasa C, maka ada beberapa hal yang harus diganti adalah semua pengisian/perbandingan dengan angka 1 diganti dengan 0 (karena elemen array dalam bahasa C adalah 0), serta ketika ada perbandingan/pengisian dengan nilai 0 diganti dengan -1 dan perbandingan/pengisian dengan nilai maks_queue diganti dengan maks_queue-1.