C++实现队列（Queue）(循环队列+链式队列+STL模板队列)

队列

队列是只能在一端插入，另一端删除元素的线性表。
特性：先进先出

队列术语

队列的基本运算

(1)初始化 ：设置队列为空。
(2)判断队列为空：
若为空，则返回TRUE，否则返回FALSE.
(3)判断队列为满：
若为满，则返回TRUE，否则返回FALSE.
(4)取队头元素：取出队头元素。
条件：队列不空。
否则，应能明确给出标识，以便程序的处理。
(5)入队：将元素入队，即放到队列的尾部。
要注意队满的情况
(6)出队：删除当前队头的元素。
要注意队空的情况

队列的实现

存储结构为两种：顺序+链式
1.顺序存储：
在这里若是按照传统的在一个数组之中存储队列的话，在执行入队和出队的操作之后，数组前面的空间会空出，这样即便最终数据存储到了数组的结尾，数组的开端仍然具有空间可以存储数据，这样就不可以判断它为满。
因此，便引出循环队列：

源码：

#include 
#define maxlen 100 //规定队列之中最多100个数据
using namespace std;

enum error_code{success,underflow,overflow}; //用来记录队列运算的状态

class Queue
{
private:
	int count;//用来记录队列中的数据数目
	int front,rear; //分别记录队头和队尾
	int data[maxlen]; //保存队列中的元素
public:
	Queue();
	bool empty() const;  //判空
	bool full() const;   //判满
	error_code get_front(int &x) const;   //取队头元素
	error_code append(int x);   //入队
	error_code serve();        //出队

};

Queue::Queue()
{
	count = 0;
	front = rear = 0;
}

bool Queue::empty() const
{
	return count == 0;
}

bool Queue::full() const
{
	return count == maxlen-1;
}

error_code Queue::append(const int x)
{
	if(full())
		return overflow;
	rear = (rear+1) % maxlen; //这样便是构成了循环，当队尾达到了数组的最后，并且队列没有满，则代表数组的前端还有空间，最终rear = maxlen-1时再加元素就会从0开始加
	data[rear] = x;
	count++;
	return success;
}//特别注意，当队列为空时，第一个数据入队时从data[1]开始入队的，此时front为0，rear为1，所以在取队头数据时要取data[front+1]

error_code Queue::get_front(int &x) const
{
	if(empty())
		return underflow;
	x = data[(front+1)%maxlen];   //循环，和append的rear = (rear+1) % maxlen;原理相似
	return success;
}

error_code Queue::serve()
{
	if(empty())
		return underflow;
	front = (front+1) % maxlen;
	count--;
	return success;
}

int main()
{

	return 0;
}

2.链式存储
这里要注意选择链首做队首还是链尾做队首
考虑时间复杂度，链首做队首是优选

源码：

#include
using namespace std;

enum error_code{success,underflow,overflow};

struct node
{
	int data;
	node *next;
};

class Queue
{
private:
	int count;    //元素个数
	node *front;   //队首
	node* rear;    //队尾
public:
	Queue();
	~Queue();
	bool empty() const;
	bool full()  const;
	error_code get_front(int &x) const;
	error_code append(int x);
	error_code serve();
};

Queue::Queue()
{
	count = 0;
	front = new node;
	front->next = NULL;
	rear = front;
}

bool Queue::empty() const
{
	return count == 0;  
}

bool Queue::full() const
{
	return false;  //链式存储可以任意的添加节点，因此不会出现队满的情况
}

error_code Queue::append(int x)
{
	node *s = new node;
	s->data = x;
	s->next = NULL;
	rear->next = s;
	rear = s;
	count++;
	return success;
}//这里要注意添加第一个元素时是在rear(起初front = rear)的next中添加的，也就是说，front的data中没有队中的数据，因此取队首元素时要取front->next中的data

error_code Queue::get_front(int &x) const
{
	if(empty())
		return underflow;
	x = front->next->data;
	return success;
}

error_code Queue::serve()
{
	if(empty())
		return underflow;	
	node *s = front->next;
	front->next = s->next;
	delete s;
	count--;
	if(front->next == NULL) //这里特别注意删除最后一个节点的情况，当删除最后一个节点后，rear不可以丢失，应该让它再回归于front，回到最初的状态
		rear = front;
	return success;
}

Queue::~Queue()
{
	while(!empty())
		serve();
	delete front;
}

int main()
{

	return 0;
}

标准模板库（STL）中的队列

1.头文件:
2.定义方法：

queue<elementyype> + 队列名

如：申请一个int型的队列，名为myqueue
queue<int> myqueue;

3.基本运算：
push(x) 将x压入队列的末端
pop() 弹出队列的第一个元素(队顶元素)，注意此函数并不返回任何值
front() 返回第一个元素(队顶元素)
back() 返回最后被压入的元素(队尾元素)
empty() 当队列为空时，返回true
size() 返回队列的长度；

 queue<int> myqueue;
 myqueue.push(1);
 myqueue.empty();
 myqueue.size();
 myqueue.front();
 myqueue.back();
 myqueue.pop();

结语

近期要进行数据结构的期末考，因此便总结了一下课堂上所学到的内容。可能会有很多的错误，感谢大家的指正，谢谢。