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C++实现队列数据结构

2023-06-29 08:01:50 深夜i -- --

C++语言队列数据结构实现 FIFO Enqueue & Dequeue

队列（Queue）是一种先进先出（FIFO）的数据结构，它类似于排队，第一个到达的元素先被处理。在现实生活中，队列广泛用于多种领域，例如超市结账队列、公交车乘客上车队列等等。

在计算机科学中，队列也是重要的数据结构之一，它可以被实现为一个数组或链表。C++作为一门面向对象的编程语言，提供了许多方便的数据结构和算法库，也可以自己编写队列数据结构。

一个简单的队列数据结构可以被表示为：


template<class T>
class Queue {
private:
  T* data_;   // 指向数据存储区域的指针
  int size_;  // 队列中元素的数量
  int front_;  // 队列开头的索引
  int rear_;  // 队列结尾的索引
  int capacity_;// 队列容量
public:
  // 构造函数
  Queue(int capacity=10);
  // 复制构造函数
  Queue(const Queue& rhs);
  // 析构函数
  ~Queue();
  // 入队操作
  void push(const T& item);
  // 出队操作
  T pop();
  // 队列是否为空
  bool empty();
  // 队列是否已满
  bool full(); 
};

这个队列采用了模板类的形式，可以在同一个程序中定义多种不同类型的队列。它包括了一个数组指针和一些存储元素的私有变量。

在构造函数中，我们可以为队列开辟容量为`capacity`的存储空间，或者使用默认值10。复制构造函数将一个队列对象复制到另一个队列对象中，并分配新的存储区域。析构函数则是用来释放所分配的存储空间。

在队列中，元素是按照FIFO的顺序进出的，因此数据结构必须支持满足这种顺序的操作。我们定义的`push`方法接受一个值参数，将它添加到队列末尾；而`pop`方法获取队列中最前面的元素，并在队列中删除它。

队列中的一些常用方法包括`empty`和`full`，它们分别用来判断队列是否为空或者是否已满。我们不允许在一个已经满了的队列中添加新的元素。因此`full`方法在数组满时返回true；而在队列为空时，`empty`方法返回true。

在C++中，我们可以使用STL库中的`queue`实现队列数据结构，也可以通过自己编写代码来创建队列。不管采用哪种方式，队列都是一种被广泛应用的数据结构，许多编程问题都可以通过队列来解决。

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