数据结构之队列

一、队列的介绍

队列（Queue），是一种线性存储结构。它有以下几个特点：

1、队列中数据是按照”先进先出（FIFO, First-In-First-Out）”方式进出队列的。

2、队列只允许在”队首”进行删除操作，而在”队尾”进行插入操作。 队列通常包括的两种操作：入队列 和 出队列。

1. 队列的示意图



队列中有10，20，30共3个数据。

2. 出队列



出队列前：队首是10，队尾是30。

出队列后：出队列(队首)之后。队首是20，队尾是30。

3. 入队列



入队列前：队首是20，队尾是30。

入队列后：40入队列(队尾)之后。队首是20，队尾是40。

二、队列的实现

实现1：数组实现

实现2：链表实现

数组实现完整代码：

//头文件
#ifndef QUEUE_H
#define QUEUE_H

class Queue
{
public:
Queue();
~Queue();

void EnQueue(int x);
int DeQueue();
int GetSize(){  return (tail + MAXSIZE - head) % MAXSIZE; }
int GetHead();
int GetTail();
bool Empty(){ return (head == tail) ? 1 : 0; }
bool Full(){ return (head == tail + 1) ? 1 : 0; }
void Display();

private:
int *Data;
const int MAXSIZE=50;
int head;
int tail;

};

#endif // !QUEUE_H

//实现文件
#include "queue.h"
#include <iostream>

Queue::Queue()
{
Data = new int[MAXSIZE];
head = 1;
tail = 1;
}

Queue::~Queue()
{
while (!Empty())
DeQueue();

delete []Data;
}

void Queue::EnQueue(int x)
{
if (Full())
std::cout << "队列已满！" << std::endl;
else
{

if (tail == MAXSIZE)
{
tail = 1;
Data[tail] = x;
}
else
Data[tail++] = x;
}

}

int Queue::DeQueue()
{
if (Empty())
std::cout << "队列已空！" << std::endl;
else
{
int x = Data[head];
if (head == MAXSIZE)
head = 1;
else
head++;
return x;
}
}

int Queue::GetHead()
{
if (Empty())
std::cout << "队列已空！" << std::endl;
else
return Data[head];
}

int Queue::GetTail()
{
if (Empty())
std::cout << "队列已空！" << std::endl;
else
return Data[tail - 1];
}

void Queue::Display()
{
if (Empty())
std::cout << "队列已空！" << std::endl;
else
{
int hd = head;
while (hd != tail)
{
if (hd == MAXSIZE)
hd = 1;
std::cout << Data[hd++] << " ";
}

}
}

//测试文件

#include <iostream>
#include "queue.h"

using namespace std;

int main()
{
Queue queue;

cout << "队列中元素数目：";
cout << queue.GetSize() << endl;

for (int i = 0; i < 30; ++i)
queue.EnQueue(i);

cout << "队列中元素数目：";
cout << queue.GetSize() << endl;

for (int i = 0; i < 5; ++i)
cout << "删除元素：" << queue.DeQueue() << endl;

cout << "队列头元素：";
cout << queue.GetHead() << endl;

cout << "队列尾元素：";
cout << queue.GetTail()<< endl;

cout << "队列中元素数目：";
cout << queue.GetSize() << endl;

for (int i = 0; i < 22; ++i)
queue.EnQueue(i);

cout << "队列中元素：";
queue.Display();
cout << endl;

cout << "队列头元素：";
cout << queue.GetHead() << endl;

cout << "队列尾元素：";
cout << queue.GetTail() << endl;

cout << "队列中元素数目：";
cout << queue.GetSize() << endl;

system("pause");

return 0;
}

链表实现完整代码：

//头文件

#ifndef LINKQUEUE_H
#define LINKQUEUE_H
#include <iostream>

struct Node
{
int data;
Node *next;
};

class LinkQueue
{
public:
LinkQueue();
~LinkQueue();
void EnQueue(int x);
int DeQueue();
void Display();
bool Empty(){ return (tail == head) ? 1 : 0; }

private:
Node *head; //head指向无用的头结点, head->pNext才是指向队首元素， tail指向队尾元素
Node *tail;
};

#endif // !LINKQUEUE_H

//实现文件

#include "linkqueue.h"

LinkQueue::LinkQueue()
{
head = tail = new Node;
tail->next = NULL;
}

LinkQueue::~LinkQueue()
{
while (Empty())
DeQueue();

delete head;
}

void LinkQueue::EnQueue(int x)
{
Node *n = new Node;

n->data = x;
n->next = NULL;

tail->next = n; //将n挂到队列尾部
tail = n; //为指针后移
}

int LinkQueue::DeQueue()
{
if (Empty())
std::cout << "队列为空！" << std::endl;
else
{
Node *temp = head->next;
head->next = temp->next;
int x = temp->data;

delete temp;

if (head->next == NULL)
tail = head;

return x;
}

}

void LinkQueue::Display()
{
if (Empty())
std::cout << "队列为空！" << std::endl;
else
{
Node *node = head->next;
std::cout << "队列中的元素是：";

while (node != tail->next)
{
std::cout << node->data << " ";
node = node->next;
}
delete node;
}

}

//测试文件

#include "linkqueue.h"

using namespace std;

int main()
{
LinkQueue lq;

for (int i = 0; i < 20; ++i)
lq.EnQueue(i);

lq.Display();
cout << endl;

for (int i = 0; i < 5; ++i)
lq.DeQueue();

lq.Display();
cout << endl;

system("pause");
return 0;
}