C++ STL之queue的使用及模拟实现

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1. 介绍

英文解释：

也就是说：

1. 队列是一种容器适配器，专门用于在FIFO上下文(先进先出)中操作，其中从容器一端插入元素，另一端提取元素。

2. 队列作为容器适配器实现，容器适配器即将特定容器类封装作为其底层容器类，queue提供一组特定的成员函数来访问其元素。元素从队尾入队列，从队头出队列。

3. 底层容器可以是标准容器类模板之一，也可以是其他专门设计的容器类。该底层容器应至少支持以下操作:
   empty：检测队列是否为空
   size：返回队列中有效元素的个数
   front：返回队头元素的引用
   back：返回队尾元素的引用
   push_back：在队列尾部入队列
   pop_front：在队列头部出队列

4. 标准容器类deque和list满足了这些要求。默认情况下，如果没有为queue实例化指定容器类，则使用标准容器deque。

图示：

想要具体了解其底层数据结构可以参照：栈和队列

2. 队列的使用

template <class T, class Container = deque<T> > class queue;

queue 是容器适配器。使用时不仅需要声明参数类型，还需要选择一个底层容器（如果不传参，则默认使用 deque），并将其作为参数传递给 queue 类模板。

例如：

实例化类型	解释
queue>	使用整型作为元素类型，并选择 deque 作为底层容器。
queue>	使用字符指针作为元素类型，并选择 list 作为底层容器。
queue, list>>	使用整型向量作为元素类型，并选择 list> 作为底层容器。

注：vector 由于没有成员函数pop_front()，所以不能作为 queue 的底层容器。

接口成员函数

函数名称	代码	功能说明
empty	bool empty() const;	返回队列是否为空。
size	size_type size() const;	返回队列中元素个数。
front	value_type& front(); const value_type& front() const;	返回队头顶元素的引用。
back	value_type& back(); const value_type& back() const;	返回队尾元素的引用。
push	void push (const value_type& val);	在队列末尾插入一个新的元素 val。
pop	void pop();	删除队头元素。
swap	void swap (queue& x) noexcept;	用于和另一个容器适配器 x 交换内容。

queue的遍历

#include 
#include 
using namespace std;

int main()
{
    queue<int> qu;
    for (int i = 0; i < 10; ++i)
        qu.push(i);
    while (!qu.empty())
    {
        cout << qu.front() << " " << qu.back() << endl; // 队头元素 队尾元素
        qu.pop();
    }
    return 0;
}

运行结果：

说明：

1. 创建了一个名为 qu 的整型队列对象。
2. 循环迭代，将当前的数字 0 到 9 依次入队。
3. 循环条件检查栈是否为空。只要队列不为空，就打印队头元素、空格和队尾元素，并且换行，然后删除队头元素。

3. 队列的模拟实现

#pragma once
#include
#include
using namespace std;

namespace my_queue
{
    template<class T, class Con = deque<T>>
    class queue
    {
    public:
        queue()
        {}

        void push(const T& x)
        {
            _c.push_back(x);
        }

        void pop()
        {
            _c.pop_front();
        }

        T& back()
        {
            return _c.back();
        }

        const T& back()const
        {
            return _c.back();
        }

        T& front()
        {
            return _c.front();
        }

        const T& front()const
        {
            return _c.front();
        }
        size_t size()const
        {
            return _c.size();
        }

        bool empty()const
        {
            return _c.empty();
        }
    private:
        Con _c;
    };
}