C++如何实现一个队列(Queue)_C++数据结构之先进先出(FIFO)的实现

答案:C++中队列可通过链表、循环数组或STL实现,链表法便于理解FIFO原理,循环队列节省空间,STL的queue最实用。

c++如何实现一个队列(queue)_c++数据结构之先进先出(fifo)的实现

在C++中实现一个队列(Queue),核心是遵循先进先出(FIFO, First In First Out)的原则。可以通过数组、链表或使用STL容器来实现。下面从零开始,介绍如何手动实现一个基于链表的队列,并简要说明其他实现方式。

1. 链表实现队列(推荐初学者理解原理)

使用单向链表可以高效地实现队列,其中队头用于出队(dequeue),队尾用于入队(enqueue),避免频繁移动数据。

struct Node { int data; Node* next; Node(int val) : data(val), next(nullptr) {}};

class Queue {private:Node front; // 指向队头Node rear; // 指向队尾

public:Queue() : front(nullptr), rear(nullptr) {}

// 入队:在队尾添加元素void enqueue(int val) {    Node* newNode = new Node(val);    if (rear == nullptr) {        front = rear = newNode;    } else {        rear->next = newNode;        rear = newNode;    }}// 出队:从队头移除元素void dequeue() {    if (front == nullptr) {        std::cout <next;    if (front == nullptr) {        rear = nullptr;  // 队列变空时更新rear    }    delete temp;}// 获取队头元素int getFront() {    if (front == nullptr) {        throw std::runtime_error("队列为空");    }    return front->data;}// 判断队列是否为空bool isEmpty() {    return front == nullptr;}// 析构函数:释放内存~Queue() {    while (front != nullptr) {        Node* temp = front;        front = front->next;        delete temp;    }}

};

2. 使用动态数组实现循环队列(节省空间)

如果用数组实现,为了避免大量数据前移,可采用“循环队列”结构,通过取模操作复用空间。

class CircularQueue {private: int* arr; int front, rear; int capacity; int count;

public:CircularQueue(int size) {capacity = size;arr = new int[capacity];front = 0;rear = -1;count = 0;}

void enqueue(int val) {    if (count == capacity) {        std::cout << "队列已满n";        return;    }    rear = (rear + 1) % capacity;    arr[rear] = val;    count++;}void dequeue() {    if (count == 0) {        std::cout << "队列为空n";        return;    }    front = (front + 1) % capacity;    count--;}int getFront() {    if (count == 0) throw std::runtime_error("队列为空");    return arr[front];}bool isEmpty() {    return count == 0;}~CircularQueue() {    delete[] arr;}

};

3. 使用STL中的queue(实际开发推荐)

在实际编程中,建议直接使用C++标准库提供的queue,它封装了底层细节,安全高效。

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#include #include iostream>

std::queue q;

q.push(10); // 入队q.push(20);if (!q.empty()) {std::cout

说明: STL的queue默认基于deque实现,也可指定list或vector作为底层容器。

4. 关键点总结

实现队列时需要注意以下几点:

保持front和rear指针(或下标)正确更新处理空队列和满队列的边界情况链表实现注意内存释放,防止泄漏循环队列中使用取模实现“环形”逻辑所有基本操作应尽量保持O(1)时间复杂度

基本上就这些。手动实现有助于理解FIFO机制,而项目中优先使用STL更稳妥。

以上就是C++如何实现一个队列(Queue)_C++数据结构之先进先出(FIFO)的实现的详细内容,更多请关注创想鸟其它相关文章!

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