基本数据结构：队列（queue）

作者：C小加 更新时间：2012-8-2

像栈一样，队列（queue）也是一种线性表，它的特性是先进先出，插入在一端，删除在另一端。就像排队一样，刚来的人入队（push）要排在队尾(rear)，每次出队(pop)的都是队首(front)的人。如图1，描述了一个队列模型。


基本数据结构：队列（queue）_数据结构

和栈一样，队列也有数组实现和链表实现两种，两种实现都能给出快速的O(1)运行时间，区别在于链表实现指针域要占用空间，频繁的new和delete会消耗不少的时间开销，数组实现唯一的缺点是建立时要确定空间大小。

假如一个队列最多只能站10个人，当占满10个人后，第11个人就不能入队，这种情况成为溢出。而如果第一个人出队了，剩下的9个人依然还在原来的位置，队列里空出了一个位置，但第11个人还是不能入队，这种情况成为假溢出。克服假溢出有效的办法是使用循环队列。

循环队列就是把队尾和队首连接起来，形成一个环，队尾的下一个位置就是队首，这样可以有效的防止假溢出现象，但队列的实际容量已然固定。

队列的实现

队列的数组实现和栈差不多，不同的是，栈用top做下标，队列用front和rear作为下标。

我更改了单链表的模板来实现一个简单的队列。代码仅供学习，不足之处还请指明，我会对不足之处进行修改和更新。

代码如下：

 

  1. template<class T> 
  2.  
  3. class queueNode 
  4.  
  5. { 
  6.  
  7.     public: 
  8.  
  9.     queueNode():next(NULL){} 
  10.  
  11.     T data;//值 
  12.  
  13.     queueNode* next;//指向下一个节点的指针 
  14.  
  15. }; 
  16.  
  17. template<class T> 
  18.  
  19. class myqueue 
  20.  
  21. { 
  22.  
  23.     private: 
  24.  
  25.     unsigned int queuelength; 
  26.  
  27.     queueNode<T>* node;//临时节点 
  28.  
  29.     queueNode<T>* rear;//队尾 
  30.  
  31.     queueNode<T>* front;//队首 
  32.  
  33.     public: 
  34.  
  35.         myqueue();//初始化 
  36.  
  37.         unsigned int length();//队列元素的个数 
  38.  
  39.         void push(T x);//入队 
  40.  
  41.         bool isEmpty();//判断队列是否为空 
  42.  
  43.         void pop();//出队 
  44.  
  45.         T getHead();//获得队首元素 
  46.  
  47.   
  48.  
  49. }; 
  50.  
  51. template<class T> 
  52.  
  53. myqueue<T>::myqueue() 
  54.  
  55. { 
  56.  
  57.     node=NULL; 
  58.  
  59.     rear=NULL; 
  60.  
  61.     front=NULL; 
  62.  
  63.     queuelength=0; 
  64.  
  65. } 
  66.  
  67. template<class T> 
  68.  
  69. inline unsigned int myqueue<T>::length(){return queuelength;} 
  70.  
  71.   
  72.  
  73. template<class T> 
  74.  
  75. void  myqueue<T>::push(T x) 
  76.  
  77. { 
  78.  
  79.     node=new queueNode<T>();//申请一个新的节点 
  80.  
  81.     node->data=x;//新节点赋值为x 
  82.  
  83.     if(rear==NULL)//如果没有尾节点则队列为空,node既为队首,又是队尾 
  84.  
  85.     { 
  86.  
  87.         front=node; 
  88.  
  89.         rear=node; 
  90.  
  91.     } 
  92.  
  93.     else//如果队列非空 
  94.  
  95.     { 
  96.  
  97.         rear->next=node;//node既为尾节点的下一个节点 
  98.  
  99.         rear=node;//node变成了尾节点,把尾节点赋值为node 
  100.  
  101.     } 
  102.  
  103.     ++queuelength;//元素个数+1 
  104.  
  105. } 
  106.  
  107. template<class T> 
  108.  
  109. bool  myqueue<T>::isEmpty() 
  110.  
  111. { 
  112.  
  113.     return queuelength==0; 
  114.  
  115. } 
  116.  
  117. template<class T> 
  118.  
  119. void  myqueue<T>::pop() 
  120.  
  121. { 
  122.  
  123.     if(queuelength==0) return; 
  124.  
  125.     node=front; 
  126.  
  127.     front=front->next; 
  128.  
  129.     delete(node); 
  130.  
  131.     --queuelength; 
  132.  
  133. } 
  134.  
  135. template<class T> 
  136.  
  137. T  myqueue<T>::getHead() 
  138.  
  139. { 
  140.  
  141.     return front->data; 
  142.  
  143. } 

队列的应用

打印机处理作业采用的就是队列结构，它们会按照提交的顺序排列起来。STL也给出了一个强大的队列，我们直接可以去用它。

队列相关问题

如何用两个栈模拟一个队列，如果用两个队列模拟一个栈？