c++ 队列相关知识总结

C++ 队列相关知识总结

队列是一种线性数据结构，它只允许在队列的一端进行插入（入队）操作，在另一端进行删除（出队）操作，并且遵循先进先出（FIFO）的原则。在 C++ 中，队列一般通过 queue 容器来实现。

queue 容器的使用

queue 容器是一个模板类，需要包含头文件 <queue>，定义方式如下：

queue<int> q; // 定义一个 int 类型的队列

queue 的常用操作包含：

• push()：在队列末尾插入一个元素
• front()：获得队列头部元素的引用
• back()：获得队列尾部元素的引用
• pop()：删除队列头部元素
• empty()：判断队列是否为空
• size()：获得队列的元素个数

示例代码：

#include <iostream>
#include <queue>

using namespace std;

int main()
{
    queue<int> q;
    q.push(1);
    q.push(2);
    q.push(3);
    cout << "队列头部的元素是：" << q.front() << endl;
    cout << "队列尾部的元素是：" << q.back() << endl;
    q.pop();
    cout << "删除队列头部元素后，队列头部的元素是：" << q.front() << endl;
    cout << "队列的大小是：" << q.size() << endl;
    cout << "队列是否为空：" << (q.empty() ? "是" : "否") << endl;
}

输出结果：

队列头部的元素是：1
队列尾部的元素是：3
删除队列头部元素后，队列头部的元素是：2
队列的大小是：2
队列是否为空：否

STL 队列的实现

STL 内部实现了一个 deque（双向队列），在它的基础上实现了一个 queue 容器。在使用 queue 容器时，我们只需要关注其中的入队、出队、队首元素和队尾元素这几个操作，而无需关注其他的细节。

队列的应用

队列可以用来模拟一些现实中的情况，如打印队列，请求队列等。下面给出一个处理请求队列的例子。在这个例子中，我们假设有一个机器人可以用来处理请求，我们需要按照请求的先后顺序来进行处理，也就是遵循队列的 FIFO 原则。

#include <iostream>
#include <queue>
#include <chrono>
#include <thread>

using namespace std;

void handle_request(queue<int>& requests)
{
    while (!requests.empty()) // 如果请求队列不为空
    {
        int req = requests.front(); // 获取请求队列头部的请求
        requests.pop(); // 将头部请求从队列中删除
        cout << "正在处理请求" << req << "..." << endl;
        this_thread::sleep_for(chrono::milliseconds(1000)); // 模拟处理请求的时间
        cout << "请求" << req << "处理完毕。" << endl;
    }
}

int main()
{
    queue<int> requests;
    requests.push(1);
    requests.push(2);
    requests.push(3);
    handle_request(requests);
    return 0;
}

输出结果：

正在处理请求1...
请求1处理完毕。
正在处理请求2...
请求2处理完毕。
正在处理请求3...
请求3处理完毕。

在这个例子中，我们将请求的编号放入了一个请求队列中，机器人会按照队列的先后顺序来逐个处理这些请求，并输出相应的处理信息。

总结

队列是一种常用的数据结构，用来模拟现实中许多场景。在 C++ 中，我们可以通过 queue 容器来轻松地实现队列的相关操作。在实际开发中，经常会遇到需要使用队列的情况，因此我们需要在实践中不断加强对队列的理解和使用。