c++队列

1. 队列的定义与概念

队列（Queue）是一种遵循先进先出（First - In - First - Out，FIFO）原则的线性数据结构。就像日常生活中人们排队等待服务，先到达队列的元素会先被处理，后到达的元素需要在队列尾部等待。在队列中，元素的插入操作在队尾进行，而删除操作在队头进行。

2. 队列的常见操作

入队（Enqueue）：将一个新元素添加到队列的尾部。
出队（Dequeue）：移除并返回队列头部的元素。
查看队头元素（Front）：返回队列头部的元素，但不将其从队列中移除。
判断队列是否为空（IsEmpty）：检查队列中是否有元素。
获取队列元素数量（Size）：返回队列中当前元素的个数。

3. 队列的C++实现方式

3.1 使用数组实现队列

以下是一个简单的使用数组实现的队列类：

#include <iostream>
const int MAX_SIZE = 100;

class ArrayQueue {
private:
    int queue[MAX_SIZE];
    int front;
    int rear;
    int size;

public:
    ArrayQueue() : front(0), rear(0), size(0) {}

    // 入队操作
    void enqueue(int item) {
        if (size == MAX_SIZE) {
            std::cout << "队列已满，无法入队！" << std::endl;
            return;
        }
        queue[rear] = item;
        rear = (rear + 1) % MAX_SIZE;
        size++;
    }

    // 出队操作
    int dequeue() {
        if (isEmpty()) {
            std::cout << "队列为空，无法出队！" << std::endl;
            return -1;
        }
        int item = queue[front];
        front = (front + 1) % MAX_SIZE;
        size--;
        return item;
    }

    // 查看队头元素
    int frontElement() {
        if (isEmpty()) {
            std::cout << "队列为空！" << std::endl;
            return -1;
        }
        return queue[front];
    }

    // 判断队列是否为空
    bool isEmpty() {
        return size == 0;
    }

    // 获取队列元素数量
    int getSize() {
        return size;
    }
};

你可以使用以下方式调用这个队列类：

int main() {
    ArrayQueue q;
    q.enqueue(1);
    q.enqueue(2);
    q.enqueue(3);
    std::cout << "队头元素: " << q.frontElement() << std::endl;
    std::cout << "出队元素: " << q.dequeue() << std::endl;
    std::cout << "当前队列大小: " << q.getSize() << std::endl;
    return 0;
}

这里使用取模运算 % 来实现循环队列，避免了数组空间的浪费。

3.2 使用标准库 `std::queue`

C++ 标准库 <queue> 中提供了 std::queue 容器适配器，它基于其他容器（如 std::deque 或 std::list）实现，使用起来更加方便：

#include <iostream>
#include <queue>

int main() {
    std::queue<int> q;

    // 入队操作
    q.push(1);
    q.push(2);
    q.push(3);

    // 查看队头元素
    std::cout << "队头元素: " << q.front() << std::endl;

    // 出队操作
    q.pop();
    std::cout << "出队后队头元素: " << q.front() << std::endl;

    // 获取队列元素数量
    std::cout << "当前队列大小: " << q.size() << std::endl;

    // 判断队列是否为空
    std::cout << "队列是否为空: " << (q.empty() ? "是" : "否") << std::endl;

    return 0;
}

std::queue 提供了 push() 用于入队，pop() 用于出队，front() 查看队头元素，size() 获取队列大小，empty() 判断队列是否为空等操作。