用C++实现队列的程序代码

实现队列的程序代码主要涉及以下内容：数据结构、队列的操作、C++语法等。下面我们一步步来进行讲解。

数据结构

队列可以看成是一种特殊的线性表，它具有先进先出（FIFO）的特点，即先进队列的元素将先输出，后进队列的元素将后输出。

队列通常包含以下几个基本操作：入队、出队、判空和求队列长度等。入队就是将新元素插入到队列的末尾，出队就是将队头元素删除并返回，判空就是检查队列是否为空，求队列长度就是统计当前队列中元素的数量。

在C++中，可以使用STL库提供的queue模板类来实现队列。queue模板类已经封装好了队列的基本操作，因此我们只需要了解如何使用queue模板类就能够实现队列。

队列的操作

首先需要在程序中引入queue头文件：

#include <queue>

然后定义一个队列：

queue<int> q;

上述代码定义了一个名为q的队列，元素的类型为int。

接下来介绍几个队列的常用操作：

入队

使用push函数可以将新元素插入到队列的末尾：

int num = 3;
q.push(num);

上述代码将数字3插入到了队列的末尾。

出队

使用front函数可以获取队头元素，使用pop函数可以将队头元素删除：

int front_element = q.front(); // 获取队头元素
q.pop(); // 删除队头元素

上述代码获取了队头元素并将其删除。

判空

使用empty函数可以判断队列是否为空：

if (q.empty()) {
    cout << "队列为空！" << endl;
}

上述代码判断了队列是否为空。

求队列长度

使用size函数可以获取队列中元素的数量：

int queue_size = q.size(); // 获取队列中元素的数量

上述代码获取了队列中元素的数量。

除了以上几个操作，queue模板类还提供了其他常用的操作，如清空队列、遍历队列等。

示例说明

下面通过两个示例来说明如何使用C++实现队列的程序代码。

示例一：基本的队列操作

下面的代码演示了在队列中插入元素、删除元素、判断队列是否为空以及获取队列长度：

#include <iostream>
#include <queue>

using namespace std;

int main() {
    queue<int> q;

    // 往队列中插入元素
    q.push(2);
    q.push(3);
    q.push(5);
    q.push(7);
    q.push(11);

    // 输出队列中的元素
    while (!q.empty()) {
        cout << q.front() << " ";
        q.pop();
    }
    cout << endl;

    // 判断队列是否为空
    if (q.empty()) {
        cout << "队列已经为空！" << endl;
    }

    // 获取队列中元素的个数
    int num_elem = q.size();
    cout << "队列中有" << num_elem << "个元素。" << endl;

    return 0;
}

运行结果：

2 3 5 7 11
队列已经为空！
队列中有0个元素。

示例二：使用队列实现广度优先搜索

下面的代码演示了如何使用队列实现广度优先搜索算法：

#include <iostream>
#include <queue>
#include <vector>

using namespace std;

void bfs(vector<int> graph[], int start_node);

int main() {
    // 图中的边
    vector<int> graph[6];
    graph[1].push_back(2);
    graph[1].push_back(3);
    graph[2].push_back(4);
    graph[2].push_back(5);
    graph[3].push_back(5);
    graph[4].push_back(6);
    graph[5].push_back(6);

    // 广度优先搜索
    bfs(graph, 1);

    return 0;
}

void bfs(vector<int> graph[], int start_node) {
    bool visited[6] = {false};
    queue<int> q;

    // 将起始节点加入队列
    q.push(start_node);
    visited[start_node] = true;

    while (!q.empty()) {
        int current_node = q.front();
        cout << current_node << " ";
        q.pop();

        for (int i = 0; i < graph[current_node].size(); i++) {
            int neighbor_node = graph[current_node][i];
            if (!visited[neighbor_node]) {
                q.push(neighbor_node);
                visited[neighbor_node] = true;
            }
        }
    }
    cout << endl;
}