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C++实现有界队列

2023-07-08 20:35:17 深夜i -- --

C++ 有界队列实现

有界队列是一种非常常见的数据结构，它具有固定大小的队列，如果队列已满，那么无法再向队列中添加元素，直至有其他元素被删除或取出。在计算机科学中，有界队列的实现往往是一个重要的问题，在这里我们将介绍如何用C++实现一个简单的有界队列。

首先，我们将定义一个名为BoundedQueue的类。我们需要声明一个私有的元素数组，一个队列的大小，以及两个指针（一个指向队列的头部，另一个指向队列的尾部）。这是一个C++的类定义，其中我们还定义了其中所需的一些方法。


class BoundedQueue {
private:
  int *queue;
  int size;
  int front, rear;
public:
  BoundedQueue(int size);  // 构造函数
  bool isEmpty() const;  // 判断队列是否为空
  bool isFull() const;   // 判断队列是否为满
  void enqueue(int value); // 将一个元素添加到队列尾部
  int dequeue();      // 从队列中取出元素
};

在上述实现中，当一个元素被添加到队列中时，我们首先检查队列是否为满。如果队列已满，我们需要提示队列已满（通过抛出异常、返回错误值等方式）。否则，我们将元素添加到队列的尾部，并将尾部指针后移一个位置。


void BoundedQueue::enqueue(int value) {
  if (isFull())
    // 队列已满
    return;
  
  queue[rear] = value;
  rear = (rear + 1) % size;
}

类似地，从队列中取出元素时，我们需要首先检查队列是否为空。如果队列为空，我们需要提示队列为空（通过抛出异常、返回错误值等方式）。否则，我们取出队列头部的元素，并将头部指针后移一个位置。


int BoundedQueue::dequeue() {
  if (isEmpty())
    // 队列为空
    return -1;
  
  int value = queue[front];
  front = (front + 1) % size;
  return value;
}

最后，我们可以在main函数中创建一个有界队列对象，并随意添加一些元素或删除它们，从而测试我们所编写的程序的正确性。


int main() {
  BoundedQueue queue(5);
  cout << queue.isEmpty() << endl; // 输出1
  queue.enqueue(1);
  queue.enqueue(2);
  queue.enqueue(3);
  cout << queue.dequeue() << endl; // 输出1
  queue.enqueue(4);
  queue.enqueue(5);
  queue.enqueue(6); // 应该会失败，因为队列已满
  cout << queue.isFull() << endl; // 输出1
  while (!queue.isEmpty()) {
    cout << queue.dequeue() << endl; // 输出2,3,4,5
  }
  cout << queue.isEmpty() << endl; // 输出1
  return 0;
}

总而言之，使用C++能够轻松地实现一个有界队列，只需定义相应的数据结构和方法即可。实现正确的有界队列对于解决计算机科学中的诸如并发、网络通信等问题具有重要意义。

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