队列的两种C++实现

 

像栈一样，队列（queue）也是表。然而，使用队列时插入在一端进行而删除则在另一端进行，也就是先进先出（FIFO）。队列的基本操作是EnQueue（入队），它是在表的末端（叫做队尾（rear））插入一个元素；还有DeQueue（出队），它是删除（或返回）在表的开头（叫做队头（front））的元素。

 

同样，队列也可以由链表或数组实现，特点分析如下：

链表：不需要设定空间大小，也不会浪费空间；插入或删除时需要动态分配或删除内存，比较耗时；不支持随机存取；

数组：需要预知需要空间的大小，会造成空间浪费或不够用；插入或删除不需要动态分配或删除内存，耗时很小；支持随机存取。

 

另外，队列又有链式队列和循环队列两种。本文给出用单链表实现的链式队列（循环队列可类似地用循环列表实现）和用数组实现的循环队列（当数组空间够大时，链式队列和循环队列是一样的）。

 

下面是用单链表实现的队列：

/*queue.h  (slist.h is the header file /*queue.h (slist.h is the header file for  class SList)*/#include "slist.h"template<typename T>class Queue{public://不需要自行定义copying函数，编译器自动的合成的版本工作正常：调用基类和各个数据成员的相应的copying函数。Queue();Queue(const T& initdata);~Queue();public:int IsEmpty() const;int GetCount() const;void MakeEmpty();int EnQueue(const T data);T   DeQueue();T&  GetFront();T   GetFront() const;T&  GetRear();T   GetRear() const;private:SList<T> slist;};template<typename T>inline Queue<T>::Queue():slist(){}template<typename T>inline Queue<T>::Queue(const T& initdata):slist(initdata){}template<typename T>inline Queue<T>::~Queue(){}template<typename T>inline int Queue<T>::IsEmpty() const{return slist.IsEmpty();}template<typename T>inline int Queue<T>::GetCount() const{return slist.GetCount();}template<typename T>inline void Queue<T>::MakeEmpty(){ slist.RemoveAll();}template<typename T>inline int Queue<T>::EnQueue(const T data){return slist.AddTail(data);}template<typename T>inline T Queue<T>::DeQueue(){T data = slist.GetHead();slist.RemoveHead();return data;}template<typename T>inline T& Queue<T>::GetFront(){return slist.GetHead();}template<typename T>inline T Queue<T>::GetFront() const{return slist.GetHead();}template<typename T>inline T& Queue<T>::GetRear(){return slist.GetTail();}template<typename T>inline T Queue<T>::GetRear() const{return slist.GetTail();}#endif  // __LIST_QUEUE_H__ 

 

下面是利用数组实现的循环队列：

/*queuearray.h*/#ifndef __LIST_QUEUEARRAY_H__#define __LIST_QUEUEARRAY_H__#include <assert.h>const int MinQueueSize=5;const int MaxQueueSize=500;template<typename T>class QueueArray{public:QueueArray(int maxsize=MaxQueueSize);QueueArray(const QueueArray<T>& other);         QueueArray<T>& operator=(const QueueArray<T>& other);~QueueArray();public:int IsEmpty() const;int IsFull() const;int GetCount() const;void MakeEmpty();int EnQueue(const T& data);//size++, rear++(use circlar array) and array[rear]=data.T   DeQueue();//return array[front], size-- and front++(use circlar array)T&  GetFront();T   GetFront() const;T&  GetRear();T   GetRear() const;private:int Succession(int pos);//to implement circluar queue using circular array.private:int capacity;int front;int rear;int size;T *array;};template<typename T>inline QueueArray<T>::QueueArray(int maxsize):capacity(maxsize),front(1),rear(0),size(0),array(NULL){ASSERT(capacity>=MinQueueSize);try{array=new T[capacity];}catch(std::bad_alloc&){}}template<typename T>inline QueueArray<T>::QueueArray(const QueueArray<T>& other):capacity(other.capacity),front(other.front),rear(other.rear),size(other.size),array(NULL){if(capacity>0){try  {  array=new T[capacity];  }  catch(std::bad_alloc&)  {  }  for(int i=0;i<capacity;i++){array[i]=other.array[i];}}}template<typename T>inline QueueArray<T>& QueueArray<T>::operator=(const QueueArray<T>& other){if(this==&other){return *this;}if(array!=NULL){delete [] array;}capacity=other.capacity;size=other.size;front=other.front;rear=other.rear;if(capacity>0){try  {  array=new T[capacity];  }  catch(std::bad_alloc&)  {  }  for(int i=0;i<capacity;i++){array[i]=other.array[i];}}return *this;}template<typename T>inline QueueArray<T>::~QueueArray(){if(array){delete [] array;}}template<typename T>inline int QueueArray<T>::IsEmpty() const{return 0==size;}template<typename T>inline int QueueArray<T>::IsFull() const{return capacity==size;}template<typename T>inline int QueueArray<T>::GetCount() const{return size;}template<typename T>inline void QueueArray<T>::MakeEmpty(){front=1;rear=0;size=0;}template<typename T>inline int QueueArray<T>::Succession(int pos){if(++pos==capacity){pos=0;}return pos;}//size++, rear++(use circlar array) and array[rear]=data.template<typename T>inline int QueueArray<T>::EnQueue(const T& data){if(IsFull()){return 0;}else{size++;rear=Succession(rear);array[rear]=data;return 1;}}//return array[front], size-- and front++(use circlar array)template<typename T>inline T QueueArray<T>::DeQueue(){ASSERT(0 != size);T data=array[front];size--;front=Succession(front);return data;}template<typename T>inline T& QueueArray<T>::GetFront(){ASSERT(0 != size);return array[front];}template<typename T>inline T QueueArray<T>::GetFront() const{ASSERT(0 != size);return array[front];}template<typename T>inline T& QueueArray<T>::GetRear(){ASSERT(0 != size);return array[rear];}template<typename T>inline T QueueArray<T>::GetRear() const{ASSERT(0 != size);return array[rear];}#endif //for __LIST_QUEUEARRAY_H_