数据结构与算法 - 基础：Queue

队列（Queue） 是计算机科学中的一种基础数据结构，遵循“先进先出”（First In First Out, FIFO）原则。队列通常由一端（队尾 rear 或者enqueue 端）进行插入操作（也称为入队），而从另一端（队头 front 或者 dequeue 端）进行删除操作（也称为出队）。

主要特点：

1. 线性结构：队列是一种线性数据结构，可以是一维数组或者链表的形式实现。

2. 操作限制：只允许在队尾进行元素的添加操作，而在队头进行元素的删除操作。这样的约束使得队列拥有特定的行为模式，即最早进入队列的元素也将是最先离开队列的。

3. 典型操作：

   • enqueue(element)：在队尾添加一个元素。
   • dequeue()：从队头移除并返回一个元素，如果没有元素则不能执行此操作，或者抛出异常。
   • peek() 或 front()：查看但不移除队头元素。
   • is_empty() 或 empty()：检查队列是否为空。
   • size()：返回队列中元素的数量。

应用举例：

• 任务调度：操作系统中的作业调度和进程调度常使用队列来安排任务的执行顺序。
• 缓冲区：在网络通信和文件读写中，队列可以作为临时存放数据的缓冲区，接收和发送数据时按顺序进行。
• 深度优先搜索（DFS）和广度优先搜索（BFS）：在图或树的遍历算法中，队列用于实现 BFS 算法的核心逻辑。

在编程实践中，很多编程语言都内置了队列数据结构的支持，如 C++ STL 中的 std::queue，Java 中的 java.util.Queue 接口及其实现类如 LinkedList 或 ArrayDeque，Python 中的 collections.deque 等。