Enqueue
英語表記: Enqueue
概要
エンキュー（Enqueue）とは、キュー（待ち行列）と呼ばれるデータ構造に対して、新しい要素を追加する操作を指します。この操作は、要素を必ずキューの「末尾（後端、RearまたはTail）」に配置するという厳格なルールに従います。データ構造（リスト, スタック, キュー, ツリー）という大きな分類の中で、特に「キューの基本」を構成する、削除操作であるデキュー（Dequeue）と対になる核心的な操作です。
詳細解説
キューの文脈におけるエンキューの役割
私たちが今学んでいるのは、「データ構造（リスト, スタック, キュー, ツリー）」という非常に重要な分野の中の「キュー」についてです。キューは、データが追加された順序通りに処理されるという、FIFO（First-In, First-Out：先入れ先出し）の原則を厳守するために設計されています。エンキューは、このFIFOの原則を成立させるための「入り口」の役割を果たします。
エンキューの主な目的は、処理を待つデータを、その到着順序を乱すことなく待ち行列に組み込むことです。もし、新しい要素がどこにでも自由に追加できてしまったら、キューの持つ「順番待ち」としての意味が失われてしまいますよね。
動作原理と主要コンポーネント
エンキュー操作が実行される際、以下の動作が行われます。
- 挿入位置の特定: 新しいデータは、現在キュー内に存在する要素の最も後ろ（末尾）の位置に挿入されます。キューには通常、「先頭（FrontまたはHead）」と「末尾（RearまたはTail）」という二つのポインタ（またはインデックス）が存在しますが、エンキューはこの末尾ポインタが指す位置を更新しながら行われます。
- ポインタの更新: 要素が追加された後、末尾ポインタは新しく追加された要素を指すように移動します。これにより、次回のエンキュー操作が正しく新しい末尾の位置に行われることが保証されます。
エンキュー操作は非常にシンプルに見えますが、この操作があるおかげで、システムは複数のタスクを公平かつ効率的に処理できるようになるのです。
オーバーフローの概念
キューを配列（固定サイズの記憶領域）で実装している場合、エンキュー操作には限界があります。キューの記憶領域がすべて埋まってしまい、これ以上新しい要素を追加できなくなった状態をオーバーフロー（Overflow：溢れ）と呼びます。このオーバーフローのチェックも、エンキュー操作の一部として非常に重要です。システムが処理能力を超えてデータを受け付けようとするとエラーが発生するため、エンキューを行う前に必ず「キューが満杯ではないか」を確認する必要があります。これは、資格試験でもよく問われるポイントなので、ぜひ覚えておいてください。
エンキューは、データの流れを制御し、順番を保証する「キュー」というデータ構造の存在意義そのものと言えるでしょう。データ構造の基礎を理解する上で、この「追加」の仕組みを深く理解することは本当に大切なのです。
具体例・活用シーン
1. プリンターの印刷待ち行列（ITの具体例）
現代のITシステムにおいて、エンキューは日常的に利用されています。最もわかりやすい例は、ネットワークプリンターの印刷待ち行列（プリントキュー）です。
- あなたがパソコンから印刷ジョブ（データ）を送信すると、そのデータは即座に印刷されるわけではありません。
- プリンターは同時に一つのジョブしか処理できないため、送信された印刷ジョブは「待ち行列」に入ります。
- このとき、あなたの印刷ジョブが待ち行列の末尾に追加される操作こそが、まさにエンキューです。
- もし他の人が先にジョブを送信していたら、あなたのジョブはその人の後ろに並びます。
これにより、誰のジョブも飛ばされることなく、到着した順序通りに公平に印刷処理されることが保証されるのです。
2. 銀行の窓口待ち行列（初心者向け比喩）
エンキューの概念を理解するのに最適な比喩は、銀行や役所の「窓口待ち行列」です。
想像してみてください。あなたは銀行の窓口で手続きをしたいとします。
- あなたは銀行に入り、受付で整理券をもらいます。
- 待合室で待っている人たちがいます。これが現在の「キュー」です。
- あなたは、現在並んでいる人たちの一番後ろ（末尾）に並びます。
- この「一番後ろに並ぶ」という行動が、データ構造におけるエンキュー操作そのものです。
窓口（処理装置）が空いたとき、列の先頭の人（最も長く待っていた人）から順に呼ばれます（これがデキュー操作）。新しい人が列の途中に割り込むことは許されません。エンキューは、この社会的な「順番を守る」というルールを、コンピューターの世界で実現するための基本的なメカニズムなのです。この比喩を頭に入れておけば、FIFOの原則とエンキューの関係は決して忘れないでしょう。
3. コールセンターの着信処理
コールセンターシステムも典型的なキューの利用例です。お客様からの電話が次々と入ってくるとき、システムはそれらの着信をオペレーターが対応できるまで一時的に保留します。この保留リストに新しい電話を追加する操作がエンキューです。これにより、お客様は電話をかけた順序でオペレーターにつながるのを待つことになります。
資格試験向けチェックポイント
エンキューは、基本情報技術者試験や応用情報技術者試験のアルゴリズム分野、そしてITパスポートのテクノロジ系知識として非常に頻出します。特に「データ構造（リスト, スタック, キュー, ツリー）」の分類を理解しているかが問われます。
| 項目 | 出題パターンと対策 | 階層との関連性 |
| :— | :— | :— |
| 操作の定義 | エンキューは「要素の追加」、デキューは「要素の削除」であることを正しく区別できるか。また、エンキューは末尾への追加であることを理解しているか。 | キューの基本操作として、デキューと対で問われます。 |
| FIFOとの関係 | エンキュー操作がFIFO（先入れ先出し）の原則を維持するために不可欠であることを説明できるか。 | キューの定義そのものと密接に関わります。 |
| スタックとの比較 | キューのエンキュー（末尾に追加）と、スタックのプッシュ（Push：常に一端に追加）の違いを理解しているか。スタックはLIFO（後入れ先出し）です。 | データ構造（リスト, スタック, キュー, ツリー）の分類における、キューの独自性を問う問題です。 |
| オーバーフロー | 配列実装におけるオーバーフローの発生条件（キューが満杯の状態）と、エンキュー操作時にこのチェックが必要であることを理解しているか。 | 基本情報技術者試験では、キューの配列表現とポインタ操作の問題として出題されます。 |
| 用語の日本語訳 | Enqueueが「追加」または「待ち行列に入れる」操作であることを知っているか。 | ITパスポートでは、カタカナ用語と英語表記の対応が問われることがあります。 |
試験対策のコツ:
「エンキュー」と聞いたら、「銀行の列の最後尾に並ぶこと」をすぐに連想できるようにしておくと、FIFOの原則を思い出しやすくなり、スタック（LIFO）との区別も明確になりますよ。
関連用語
- デキュー (Dequeue): キューの先頭から要素を取り出す（削除する）操作です。エンキューと対をなす操作であり、FIFOを実現するために欠かせません。
- FIFO (First-In, First-Out): 先に入ったものが先に処理されるという、キューの基本原則です。エンキューとデキューが連携してこの原則を維持します。
- キュー (Queue): エンキューとデキューの操作によってデータを管理する線形データ構造そのものです。
関連用語の情報不足: 本記事は「エンキュー」に焦点を当てていますが、キューの動作全体を理解するためには、デキュー、FIFO、およびキューの配列表現（特に巡回キュー）に関する詳細な情報が必要です。これらの用語についても、同様にデータ構造（リスト, スタック, キュー, ツリー）の文脈で解説されるべきです。
