C#堆栈和队列总结

C#中的System.Collection类中包含栈和队列的数据结构，当然自己实现一个类也完全可以，这里主要介绍C#中的栈和队列。

一、栈（FILO）

F12看Stack的定义。箭头所指的方法一般是我们常用的，可以看到这些方法都是虚方法，说明我们可以创建自己的特殊栈类，继承该类然后对这些方法进行改写。注意这里的ToArray()方法，是将该栈的一个副本保存到一个数组中，需要一个object类型数组来接受它（当然可以类型转换），而CopyTo()功能更强，可以指定将该栈中的元素拷贝到一个数组中的指定位置。注意拷贝到数组中的顺序都是以它出栈的顺序来的。

注：C#给定栈的默认大小是10，如果超过，则会自动增加空间，但是会出现额外性能损耗，假如堆栈里有20个元素且已经达到总容量，那么再增加一个元素会产生20+1个操作，因为给新元素腾出空间，需要移动栈里的每一个元素（这说明栈的底层应该也是数组实现的），所以最好在声明栈时给出栈的空间大小。

下面示例一个栈的简单应用《十进制转其他进制的算法》：

        private static void NewMethod()
        {
            Stack stack2 = new Stack();
            //十进制转其他进制的方法
            Stack stack = new Stack();
            WriteLine("请输入要转换的十进制数：");
            int Num = int.Parse(ReadLine());
            WriteLine("请输入要转换的进制基数：");
            int baseNum = int.Parse(ReadLine());
            int temp = Num;
            do
            {
                stack.Push(temp % baseNum);
                temp = temp / baseNum;
            }
            while (temp != 0);
            WriteLine("转换后的结果为：");
            int j = stack.Count;
            for (int i = 0; i < j; i++)
            {
                Write(stack.Pop());
            }
            WriteLine();
        }

二、队列（FIFO）

C#队列默认空间是32个，默认增加因子为2.0，也就是超过空间容量则会自动翻倍。大家也可以使用上述构造方法，设定初始容量和增长因子。其他方法与栈类似。注意这些都是虚方法，都可以在其父类中进行重写，比如基于该队列，我们可以构造一个优先队列类。

    public struct Patient
    {
        //值类型
        public int priority;
        public string name;
    }
    class PQueue : Queue
    {
        public PQueue() { }
        public override object Dequeue()
        {
            object[] patients;
            patients = this.ToArray();
            //下面的代码是将patients数组中的每一个元素按照其priority属性
            //由大到小排序 用了冒泡法排序
            //由于队列中元素的默认类型为object类，所以下面涉及了大量的装箱和拆箱操作
            //所有的类型都继承与object，当没有使用new时，object对象是值类型，否则是引用类型
            for (int i = 0; i < patients.Length-1; i++)
            {
                for (int j = 0; j < patients.Length -i-1; j++)
                {
                    //这里进行了拆箱操作
                    if(((Patient)patients[j]).priority < ((Patient)patients[j + 1]).priority)
                    {
                        //这里的object是值类型，进行了一次拆箱操作
                        object temp = patients[j];
                        patients[j] = patients[j + 1];
                        patients[j + 1] = temp;
                        //这里进行了一个装箱操作
                    }
                }
            }
            this.Clear();
            for (int i = 0; i < patients.Length; i++)
            {
                Enqueue(patients[i]);
            }
            return base.Dequeue();
        }
    }

这里构造了一个优先队列类，出队列的时候会进行排序操作，按照优先级由高到低出队列。

        static void Main(string[] args)
        {
            PQueue pQueue = new PQueue();
            Patient[] patients = new Patient[3];
            for (int i = 0; i < patients.Length; i++)
            {
                patients[i].priority = i;
                patients[i].name = "order" + i;
            }
            //队列里目前是 0 order0  1 order1  2 order2
            for (int i = 0; i < patients.Length; i++)
            {
                pQueue.Enqueue(patients[i]);
            }
            Patient nextPatient = (Patient)pQueue.Dequeue();
            //输出的时候队列已经倒序了
            WriteLine(nextPatient.priority + " " + nextPatient.name);
            //输出2 Order2
        }

关于队列有很多应用，可以考虑使用System.Collection中的这些已提供的数据结构。