【C/C++】Queue：队列数据结构剖析，优先级规则轻松掌握

2023-10-06 11:20:20

队列概述

队列是一种线性数据结构，它允许在队列的一端插入元素，而在另一端删除元素。队列中的元素按照先进先出的顺序排列，这意味着最早进入队列的元素也将最早离开队列。队列通常使用数组或链表来实现，在数组实现中，队列的元素存储在一个连续的内存空间中，而在链表实现中，队列的元素存储在相互连接的节点中。

队列应用

队列在计算机科学中有着广泛的应用，其中一些常见的应用包括：

任务调度： 队列用于管理操作系统中的任务，当新的任务进入系统时，它会被放入队列中，然后操作系统会按照队列的顺序执行这些任务。
消息传递： 队列用于在进程或线程之间传递消息，当一个进程或线程需要向另一个进程或线程发送消息时，它会将消息放入队列中，然后另一个进程或线程会从队列中读取消息。
缓冲： 队列用于在两个速度不匹配的设备之间进行缓冲，例如，当一个设备正在生成数据，而另一个设备正在处理数据时，队列可以用于存储这些数据，从而防止数据丢失。

队列实现

队列可以使用数组或链表来实现，数组实现简单且易于理解，但它存在一些限制，例如，数组的大小是固定的，如果队列中的元素数量超过了数组的大小，则需要重新分配数组，这可能会导致性能问题。链表实现则更加灵活，它可以动态地调整大小，但链表的实现比数组实现要复杂一些。

C++ STL 队列

C++ 标准库提供了队列的实现，该实现是一个基于链表的队列，它提供了以下操作：

push()： 将元素添加到队列的尾部。
pop()： 从队列的头部删除元素。
front()： 返回队列头部的元素。
back()： 返回队列尾部的元素。
empty()： 检查队列是否为空。
size()： 返回队列中的元素数量。

C++ 队列操作示例

以下是一个 C++ 队列操作示例：

#include <iostream>
#include <queue>

using namespace std;

int main() {
  queue<int> q;

  q.push(1);
  q.push(2);
  q.push(3);

  cout << "Queue size: " << q.size() << endl;
  cout << "Queue front: " << q.front() << endl;
  cout << "Queue back: " << q.back() << endl;

  q.pop();

  cout << "Queue size: " << q.size() << endl;
  cout << "Queue front: " << q.front() << endl;
  cout << "Queue back: " << q.back() << endl;

  return 0;
}