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キュー【きゅー】

キュー(queue)とは順番を待つ人の列にあたる英語であり、特にコンピュータで待ち行列(まちぎょうれつ)のことである。待ち行列とはコンピュータの基本的なデータ構造の一つであり、データを先入れ先出しのリスト構造で保持する、すなわち、キューからデータを取り出すときには、先に格納したデータを先に取り出すデータ構造ある。このように、「最初に入った物が最初に出てくる」というデータの入出力方式は「First In First Out」略して「FIFO」と呼ばれる。

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データ構造の種類

コンピュータは、さまざまなデータを蓄積したり、処理したりすることができるが,大量のデータをコンピュータ内に記憶し、管理、取出しを行うためには、データに明確な構造を定義して行うことが必要で、これをデータ構造という。主なデータ構造には以下のものが挙げられる: ・配列 データを列状に並べる ・キュー データを格納した順に取り出すことができる ・スタック 格納したのとは逆順に取り出すことができる ・連想配列(辞書、ハッシュ、マップ) データと別のデータやデータ構造を一対一に関連付けて格納する ・連結リスト データが次の(あるいは前の)データへの参照を持つ ・グラフ データが任意の他のデータへの参照を持つ 木構造(ツリー) 一つの頂点から樹状に枝分かれしたグラフである。 これらのバリエーションや組み合わせで多種多様なデータ構造が存在する。高水準のプログラミング言語では、いくつかの基本的なデータ構造が言語仕様や標準ライブラリなどにあらかじめ組み込まれて提供されている場合が多い。

キューの応用

キューは何かの処理を待たせる際によく使われる構造で、例えば、プリンタへの出力処理や、ウィンドウシステムのメッセージハンドラ、CPUの計算待ちなどがキュー構造で処理されている。

メッセージキュー

メッセージキューとはアプリケーションソフト間でデータを交換して連携動作させる際に、送信するデータをいったん保管しておき、相手の処理の完了を待つことなく次の処理を行う方式である。従来はメッセージの送受信に際し、互いに同期するよう配慮してプログラムを開発する必要があった。 しかし、メッセージキューイングを導入することにより、送信側のソフトはキューと呼ばれる領域にデータを格納するだけで、確実にメッセージを送り届けることができて、一時的に接続が途絶えるような状況が想定される場合でも、アプリケーション側では特に対策を行わなくても確実に相手にメッセージが届く。メッセージキューイングの導入により、アプリケーション間の相互運用性が向上し、システム全体の耐障害性も向上する。また、「待ち時間」やバッファリングを行うための資源の節約により、パフォーマンスが向上する場合もある。メッセージキューイング機能はOSやアプリケーションではなくミドルウェアによって提供されることが多く、アプリケーションソフトから簡単に利用できるようになっている。

問題

キューがどのようなデータ構造であるか説明しなさい。

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