队列,同栈一样是一个非常基础、常用的数据结构。
队列的基本操作:后进先出。
队列有以下类型:
1. 顺序队列
2. 链式队列
3. 循环队列:队满条件:(tail + 1) % n == head,队空条件:head == tail,tail 位置不存储数据
4. 阻塞队列
5. 并发队列
6. 优先队列
循环队列是是顺序队列,为了优化顺序队列,极好避免空间浪费,仅 tail 位置不存放数据。
阻塞队列和并发队列这里不进行讲解。
常用的队列是链式队列。
优先队列是基于二叉堆实现的,一种顺序结构,这在后续会详细讲解。
显然,队列会比栈更加复杂一些,但是相比更高级的数据结构而言,自然简单许多。
为了满足后进先出规则,相比于栈只需要一个 top 指针而言,队列需要两个指针:队头指针 head,队尾指针 tail。
同样,c/c++开发分享DSA_06:队列模拟一个 c++ stl queue。接口及注释已经写于源码。
注:为了区别栈的接口,源码中将 push、pop 接口替换为 enqueue、dequeue。
队列基础插入模型:
源码:
#include <iostream> #include <iomanip> /* 链式队列 */ template<typename _ty> class queue { // 定义节点结构 struct node { _ty data; node* next = nullptr; explicit node(const _ty& _data) :data(_data) {} }; public: queue() = default; ~queue(); // 队列是否为空 bool empty() const { return n_size == 0; } // or return head/tail == nullptr // 返回队列长度 size_t size() const { return n_size; } // 返回队头数据引用 _ty& front() const; // 返回队尾数据引用 _ty& back() const; // 压队列 void enqueue(const _ty& _data); // 出队列 void dequeue(); private: node* head = nullptr; node* tail = nullptr; size_t n_size = 0; }; template<typename _ty> queue<_ty>::~queue() { node* temp = head; while (temp != nullptr) { head = head->next; delete temp; temp = head; } tail = nullptr; n_size = 0; } template<typename _ty> _ty& queue<_ty>::front() const { if (head == nullptr) throw std::exception("queue is empty."); else return head->data; } template<typename _ty> _ty& queue<_ty>::back() const { if (tail == nullptr) throw std::exception("queue is empty."); else return tail->data; } template<typename _ty> void queue<_ty>::enqueue(const _ty& _data) { node* temp = new node(_data); if (tail == nullptr) { head = tail = temp; } else { tail->next = temp; tail = temp; } temp = nullptr; ++n_size; } template<typename _ty> void queue<_ty>::dequeue() { if (head == nullptr) return; node* temp = head; head = head->next; delete temp; --n_size; } int main() { std::cout.setf(std::ios_base::boolalpha); queue<int> qu; std::cout << "empty?: " << qu.empty() << std::endl; std::cout << "push datas..." << std::endl; for (int i = 0; i < 5; ++i) qu.enqueue(i + 1); std::cout << "now empty?: " << qu.empty() << std::endl; std::cout << "now size: " << qu.size() << std::endl; std::cout << "now front: " << qu.front() << std::endl; std::cout << "now back: " << qu.back() << std::endl; std::cout << "dequeue..." << std::endl; qu.dequeue(); std::cout << "now empty?: " << qu.empty() << std::endl; std::cout << "now size: " << qu.size() << std::endl; std::cout << "now front: " << qu.front() << std::endl; std::cout << "now back: " << qu.back() << std::endl; return 0; }
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