在编程语言中怎样定义队列及其使用(C++)

队列是一种常见的数据结构，主要用于元素的存储和访问，遵循先进先出（FIFO，First In First Out）的原则。在C++编程中，定义和使用队列可以通过STL（标准模板库）提供的queue库来实现。

1. 定义并初始化队列

在代码中定义队列需要引入头文件，代码如下：

#include <queue>            //包含队列头文件 
using namespace std;

queue<int> q;               //定义一个空的int类型队列

这里定义了一个名为q的int类型队列，使用默认的构造函数创建一个空的队列。如果需要在定义时初始化队列，可以使用以下代码：

queue<int> q1({ 1, 2, 3 });     //定义并初始化整数队列
queue<string> q2({ "apple", "orange", "banana" });     //定义并初始化字符串队列

可以使用花括号“{ } ”来初始化队列，这里可以实现Int类型或字符串类型队列的初始化。

2. 插入元素到队列中

队列中主要提供两种插入元素的方法：push()和emplace()。下面分别详细讲解。

• push()方法

push()方法用于将元素插入到队列的末尾，代码如下：

q.push(10);                   //将10插入队列q的末尾
q.push(20);                   //将20插入队列q的末尾
q.push(30);                   //将30插入队列q的末尾
q.push(40);                   //将40插入队列q的末尾

• emplace()方法

emplace()方法用于在队列的末尾创建一个新元素，代码如下：

q.emplace(50);                 //任务元素50 到队列q的末尾

3. 遍历队列元素

遍历队列元素主要有两种方式，一种是使用循环和front()方法、pop()方法来实现，另一种是使用STL提供的算法for_each() function来实现。

• 方法一

while (!q.empty()) {            //当队列非空时继续循环
    cout << q.front() << " ";   //输出队列的第一个元素
    q.pop();                    //从队列中删除第一个元素
}

• for_each()函数

#include <algorithm>    //包含算法库 
void output(int i) {
    cout << i << " ";
}

for_each(q.front(), q.back(), output);

这里采用STL中的for_each()函数，从队列的首位置到队列的末位置循环执行output()函数。

4. 删除队列的元素

队列中有两种方法用于删除队列中的元素：pop()和clear()。前者从队列中删除队首元素，而后者删除队列中所有元素。

• pop()方法

q.pop();                    //从队列中删除第一个元素

• clear()方法

q.clear();                  //从队列q中删除所有元素

示例1

假设现在需要使用队列，按照顺序输入两个数字，依次将这两个数字加入队列，每增加一个新的数字需要输出一下队列的所有元素，如此重复执行。

#include<iostream>
#include<queue>
using namespace std;

int main() {
    queue<int> q;//定义一个int类型的空队列
    int num1 = 0, num2 = 0;//定义两个变量

    while (cin >> num1 >> num2) {//循环输入两个数字
        q.push(num1);           //将第一个数字加入队列中
        q.emplace(num2);        //将输入的第二个数字加入队列末尾
        cout << "Elements of Queue: ";

        while (!q.empty()) {    //输出队列中的所有元素
            cout << q.front() << " ";
            q.pop();
        }
        cout << "\n";
    }

    return 0;
}

示例2

假设现需要按照一定规则，依次将所有数字入队列，并输出队列中的所有偶数。

#include<iostream>
#include<queue>
#include<algorithm>        //使用for_each()函数需要包含algorithm头文件
using namespace std;

void output(int i) {       //输出所有偶数函数
    if (i % 2 == 0) {
        cout << i << " ";
    }
}

int main() {
    queue<int> q;

    for (int i = 1; i <= 10; ++i) {     //将1-10的数字入队
        q.push(i);
    }

    cout << "Elements of Queue: ";
    for_each(q.front(), q.back(), output);   //输出队列中的所有偶数
    cout << "\n";

    return 0;
}