Day 25 C++ queue 容器(队列)

文章目录

queue 基本概念
- - 定义
  - 注意
  - 基本概念
  - - - 队头（Front）——指向队列中最早添加的元素的位置。
      - 队尾（Rear）——指向队列中最后添加的元素的位置。
      - 入队（Enqueue）——将元素添加到队尾。
      - 出队（Dequeue）——从队头移除元素。
      - 队空（Empty）——当队列中没有任何元素时，称为队空。
      - 队大小（Size）——表示队列中元素的数量。
queue 常用接口
- - 构造函数
  - 赋值操作
  - 数据存取
  - 大小操作
示例
- - 代码
  - 分析
  - 总结
queue 应用场景
- - 任务调度
  - 消息传递
  - 缓冲区
  - 网络请求处理
  - 线程池任务调度

queue 基本概念

定义

在C++中，队列（queue）是一种常见的数据结构，采用先进先出（First-In-First-Out，FIFO）的原则，它有两个出口。队列的特点是只允许在一端进行插入操作（队尾），在另一端进行删除操作（队头）。在队列中，只有最早添加的元素可以被访问和操作，而后续添加的元素需要等到前面的元素被处理完毕后才能被访问。

在这里插入图片描述

注意

在C++标准库中，可以使用std::queue模板类来实现队列。需要引入头文件<queue>
队列容器允许从一端新增元素，从另一端移除元素
队列中只有队头和队尾才可以被外界使用，因此队列不允许有遍历行为

C++标准库中的队列（std::queue）本身不提供直接的索引功能。由于队列是一种先进先出的数据结构，它的插入操作只能在队尾进行，删除操作只能在队头进行，不能像数组或向量那样通过索引来访问元素。
要实现带有索引功能的队列，可以使用其他数据结构来辅助实现，如向量（std::vector）或链表（std::list）

基本概念

队头（Front）——指向队列中最早添加的元素的位置。

队尾（Rear）——指向队列中最后添加的元素的位置。

入队（Enqueue）——将元素添加到队尾。

出队（Dequeue）——从队头移除元素。

队空（Empty）——当队列中没有任何元素时，称为队空。

队大小（Size）——表示队列中元素的数量。

queue 常用接口

构造函数

queue<T> que; queue采用模板类实现，queue对象的默认构造形式
queue(const queue &que); 拷贝构造函数

赋值操作

queue& operator=(const queue &que); 重载等号操作符

数据存取

push(elem); 往队尾添加元素
pop(); 从队头移除第一个元素
back(); 返回最后一个元素
front(); 返回第一个元素

大小操作

empty(); 判断堆栈是否为空
size(); 返回栈的大小

示例

代码

#include <iostream>
#include <queue>

int main() {
    std::queue<int> que;
    
    // 往队尾添加元素
    que.push(10);
    que.push(20);
    que.push(30);

    // 返回第一个元素
    std::cout << "队头元素为：" << que.front() << std::endl;

    // 返回最后一个元素
    std::cout << "队尾元素为：" << que.back() << std::endl;

    // 移除第一个元素
    que.pop();

    // 再次返回第一个元素
    std::cout << "队头元素为：" << que.front() << std::endl;

    // 获取队列的大小
    std::cout << "队列的大小为：" << que.size() << std::endl;

    // 判断队列是否为空
    if (que.empty()) {
        std::cout << "队列为空" << std::endl;
    }
    return 0;
}

运行结果如下：

队头元素为：10
队尾元素为：30
队头元素为：20
队列的大小为：2

分析

这个例子创建了一个整型的队列对象std::queue que
然后通过push(elem)方法往队列的队尾依次添加元素10、20和30
使用front()方法可以获取队列的第一个元素的值
使用back()方法可以获取队列的最后一个元素的值
然后使用pop()方法移除队列的第一个元素
最后使用size()方法返回队列的大小
使用empty()方法判断队列是否为空。