queue容器概述
- queue容器实现了实现了和队列相同结构的容器。
如图,队列这种结构有两端: 队首和队尾。 对于队列,我们添加数据只能从队尾添加,删除数据和获取数据只能从队首删除。是一种先进先出的结构。 -- 当然读取数据也只能从队首或者队尾读取。
queue容器的实现
queue也是一个模板类:
template <class _Ty, class _Container = deque<_Ty>> class queue{}
上面就是其模板的类型参数,很明显,它接受两个参数,一个是其存储数据的类型,一个则是一个容器类型。
为什么要接受一个容器类型呢?
因为queue容器其实是在我们之前学习的deque,list容器的基础上,实现了其它的功能,其内部存储数据还是使用这三个容器(其内部定义了容器的对象)。
为什么要这么做呢?因为,我们之前学习过的容器功能已经很强大了,但是在某些场景下它们的功能可能并不适用,但是重新开发新的容器也并不高效。
所以我们可以根据我们已有的容器,通过相应的封装和组合,实现对应的功能。
queue就是这样的一个容器,它在deque,list这三个容器的基础之上进行了封装,实现了符合栈结构的容器。(基于这种原理,我们也可以实现我们自己的容器) -- 对于queue而言这两个容器为基础容器。
queue中的函数
成员函数 | 功能 |
---|---|
empty() | 如果 queue 中没有元素的话,返回 true。 |
size() | 返回 queue 中元素的个数。 |
front() | 返回 queue 中第一个元素的引用。如果 queue 是常量,就返回一个常引用;如果 queue 为空,返回值是未定义的。 |
back() | 返回 queue 中最后一个元素的引用。如果 queue 是常量,就返回一个常引用;如果 queue 为空,返回值是未定义的。 |
push(const T& obj) | 在 queue 的尾部添加一个元素的副本。这是通过调用底层容器的成员函数 push_back() 来完成的。 |
emplace() | 在 queue 的尾部直接添加一个元素。 |
push(T&& obj) | 以移动的方式在 queue 的尾部添加元素。这是通过调用底层容器的具有右值引用参数的成员函数 push_back() 来完成的。 |
pop() | 删除 queue 中的第一个元素。 |
swap(queue<T> &other_queue) | 将两个 queue 容器适配器中的元素进行互换,需要注意的是,进行互换的 2 个 queue 容器适配器中存储的元素类型以及底层采用的基础容器类型,都必须相同。 |
注意: 我们前面说到,理论上deque可以使用vector,list,deque三个容器存储数据,但是具体情况还需要根据queue所要实现的功能来定。(就是看实现queue所需要的功能时用到的函数容器支不支持)
对与queue,只要容器支持 front()、back()、push_back()、pop_front()、empty() 和 size()这 6个成员函数就可以作为queue第二个模板类型参数。 -- 因为queue是一个先进先出的结构,并且访问元素也只能访问队首和队尾的元素。
queue需要基础容器支持pop_front(); 所以vector容器是不能作为queue的基础容器的,因为它不支持此函数。
1. 创建queue对象
使用默认构造函数创建
queue<int> q1; // 创建了一个存储int数据的queue对象, 如果我们不传入第二个类型参数,那么默认使用deque作为queue的 基础容器。
指定queue容器的基础容器
我们可以通过类型参数的第二个参数指定queue的基础容器,但是只能使用list,deque这两个容器中的一个。
queue<int,list<int>> q1; // 创建q1,我们指定了list容器作为queue容器的基础容器。
注意: 除去默认情况(使用deque容器为默认情况),我们要使用其它容器作为queue容器的基础容器,需要导入对应容器的头文件。还有,虽然我们可以指定基础容器,但是默认的基础容器的效率是最高的。
比如: 使用list为基础容器,需要导入list头文件#include <list>
#inlcude <queue>
queue<int,list<int>> q1;
使用基础容器初始化stack容器。
注意: 使用基础容器初始化queu容器,必须保证使用的基础容器和queu内部的基础容器是相同的。
deque<int> d1{ 1,2,3,4,5 };
// 使用别的容器初始化
queue<int> q1(d1); // 使用deque容器的数据初始化queue,此时queue的基础容器应该为deque(也就是默认情况)。list<int> l1{ 1,2,3,4,5 };
// 使用别的容器初始化
queue<int,list<int>> q1(l1); // 使用list容器的数据初始化queue,此时queue的容器应该为vector。
使用别的stack容器给stack初始化
list<int> l1{ 1,2,3,4,5 };
// 使用别的容器初始化
queue<int,list<int>> q1(l1);queue<int, list<int>> q2(q1); // 方式1: 使用s1初始化s2
queue<int, list<int>> q3 = s1; // 方式2: 使用s1初始化s3
2. queue容器中的函数
- push(elem)
用于在队尾插入元素,函数内部其实是调用基础容器的push_back()方法在其尾部添加一个元素。// 因为队尾元素是最后位置的元素,所以对于基础容器就是在尾部添加数据。
- pop() -- 无需参数
用于在队首删除元素, 函数内部其实是调用基础容器的pop_front()方法在其尾部添加一个元素。// 因为队首元素是最前面位置的元素,所以对于基础容器就是在首部删除数据。
- 其余函数
其余函数和上面函数是一样的,都是通过调用内部基础容器的相应函数来实现功能,但是其用法和基础容器对应函数的用法是一样的,所以就不再说明了。
queue没有迭代器
因为queue结构的原因,删除元素我们只能在对首删除,添加元素我们只能在队尾添加,查询元素也只能查询队首和队尾的元素,要想查询别的元素就需要将前面的元素出队,让查询的元素作为队首,我们才能查询到对应的元素。
在这种场景下,是不需要迭代器的,使用迭代器的话要想访问别的数据,就不一定需要出队了。 而使用迭代器,可以直接访问任意位置的元素,就会破坏这种结构。