C#集合本质之队列的用法详解

什么是队列

队列是计算机科学中一种抽象数据类型，表示先进先出 (FIFO) 的线性数据结构。在队列中，元素从后端（也称为队尾）入队，从前端（也称为队首）出队。队列常用于存储按顺序排列的数据，如等待处理的请求和待打印的文档等。

C#中的队列

C#中的队列是由System.Collections命名空间下的Queue类实现的，它是一种FIFO（先进先出）的数据结构。Queue是一个泛型类，因此我们可以通过使用<>向其传递一个类型参数。例如：

Queue<int> intQueue = new Queue<int>();

以上代码创建了一个名为intQueue的整型队列。

常用的队列方法

C#中Queue类提供了以下几种常用的方法：

• void Enqueue(T item)：将指定的元素添加到队列末尾
• T Dequeue()：移除并返回队列开头的元素
• void Clear()：移除队列中的所有元素
• T Peek()：返回队列开头的元素，但不会移除它
• bool Contains(T item)：判断队列是否包含指定元素

使用示例

以下是两个示例，展示了队列在实际代码中的应用：

示例1：使用队列模拟票务系统

Queue<int> ticketQueue = new Queue<int>();

// 添加票务请求
for (int i = 1; i <= 10; i++)
{
    ticketQueue.Enqueue(i);
}

// 处理请求
while (ticketQueue.Count > 0)
{
    int ticketNumber = ticketQueue.Dequeue();
    Console.WriteLine("正在处理第" + ticketNumber + "个票务请求...");
    Thread.Sleep(1000); // 模拟处理时间
}

Console.WriteLine("所有票务请求已处理完毕!");

以上代码模拟了一个简单的票务系统，将10个票务请求加入到队列中，依次处理每个请求，并在处理时模拟了1秒的处理时间。

示例2：使用队列实现BFS算法

public class TreeNode
{
    public int val;
    public TreeNode left;
    public TreeNode right;

    public TreeNode(int val = 0, TreeNode left = null, TreeNode right = null)
    {
        this.val = val;
        this.left = left;
        this.right = right;
    }
}

public class Solution
{
    public IList<int> BFS(TreeNode root)
    {
        Queue<TreeNode> queue = new Queue<TreeNode>();
        List<int> result = new List<int>();

        if (root != null)
        {
            queue.Enqueue(root);

            while (queue.Count > 0)
            {
                TreeNode node = queue.Dequeue();
                result.Add(node.val);

                if (node.left != null)
                {
                    queue.Enqueue(node.left);
                }

                if (node.right != null)
                {
                    queue.Enqueue(node.right);
                }
            }
        }

        return result;
    }
}

以上代码演示了如何使用队列实现广度优先搜索（BFS）算法。在BFS算法中，我们需要将每一层的结点按顺序加入队列中，并依次处理每一层的结点。上述代码通过使用队列存储每一层的结点，并在遍历时一层一层地处理每个结点，最终返回广度优先搜索的结果列表。

结论

通过本篇攻略，我们了解了C#中集合本质之队列的基本概念、常用方法以及常见应用场景。队列是一种非常实用的数据结构，在求解一些问题时可以提供很高的效率和可读性。