C++数组实现队列_数组实现队列c++

C++数组实现队列

队列是一种先进先出的数据结构，队列元素从队头出队，从队尾入队，如一组数入队顺序为：5 4 3 2 1，则出队顺序也为：5 4 3 2 1。

这里使用静态数组实现一个简易队列，该实现主要通过三个标识符标记队列元素

    int m_length; //队列实际元素个数
    int m_head; //下一次出队位置
    int m_tail; //下一次入队位置
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主要实现接口：

初始时队列为空，m_head和m_tail指向同一个位置，m_length为0

入队示意：

可以看出队列满时m_head和m_tail指向的位置也相同，此时通过m_length判断队列是满(N)或空(0)

出队示意：

通过示意图分析，实现思路如下：

如何入队？

使用enqueue()接口

1. 入队从队尾进，只看m_tail（下一次入队位置）和m_length（队列元素个数）
2. 元素入队后m_tail位置循环加1，m_length自增1，m_length等于最大容量 N 时队列满

如何获取队头元素？

使用front()接口

返回队头下标m_head对应元素即可

如何出队？

使用dequeue()接口

1. 出队从队头出，只看m_head（下一次出队位置）和m_length（队列元素个数）
2. 元素出队后m_head位置循环加1，m_length自减1，m_length等于 0 时队列空

#include<iostream>
#include<cassert>

template<typename T, int N>
class ArrayQueue
{
private:
    T m_array[N];
    int m_length;
    int m_head;
    int m_tail;

public:
    ArrayQueue() :
    	m_length(0),
    	m_head(0),
    	m_tail(0)
    {}
    
    ~ArrayQueue() = default;

    void enqueue(const T& e)
    {
        if ( m_length < N )
        {
            m_array[m_tail] = e;
            m_tail = (m_tail + 1) % N;
            m_length++;
        }
    }

    T front() const
    {
        if ( m_length > 0 )
        {
            return m_array[m_head];
        }
        else
        {
            throw std::out_of_range("no element in queue ...");
        }
    }

    void dequeue()
    {
        if ( m_length > 0 )
        {
            m_head = (m_head + 1) % N;
            m_length--;
        }
    }

    void clear()
    {
        m_head = 0;
        m_tail = 0;
        m_length = 0;
    }

    int capacity() const
    {
        return N;
    }

    int length() const
    {
        return m_length;
    }
};

int main()
{
    ArrayQueue<int, 5> array_queue;

    for ( int i = 5; i > 0; --i )
    {
        array_queue.enqueue(i);
    }

    for ( int i = 0; i < 5; ++i )
    {
        std::cout << array_queue.front() << " ";
        array_queue.dequeue();
    }
    std::cout << std::endl;

    return 0;
}
//运行结果
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参考

• 狄泰软件学院：数据结构实战开发