第36课 - 队列的概念及实现（上）

1、队列的概念及实现

            队列是—种特殊的线性表 

            队列仅能在线性表的两端进行操作 

      －队头(Front) : 取出数据元素的—端 

      －队尾(Rear) : 插入数据元素的—端

 

队列的特性 

      －先进先出(First In First Out) 

队列的操作 

      －创建队列( Queue( ) )  

      －销毁队列(~Queue( ) ) 

      －清空队列( clear( ) ) 

      －进队列( add( ) ) 

      －出队列( remove( ) ) 

      －获取队头元素( front( ) ) 

      －获取队列的长度( length( ) )

队列的实现

队列的顺序实现 

StaticQueue设计要点  

      －使用原生数组作为队列的存储空间 

      －使用模板参数决定队列的最大容量 

 

StaticQueue实现要点（循环计数法） 

      －关键操作 

                         进队列： m_space[m_rear] = e; m_rear = (m_rear + 1) % N; 

                         出队列： m_front = (m_front + 1) % N; 

      －队列的状态 

                         队空： (m_length == 0) && (m_front == m_rear) 

                         队满： (m_length == N) && (m_front == m_rear)

 

 

2、编程实验 

基于顺序存储结构的队列     StaticQueue.h

Queue.h

#ifndef QUEUE_H
#define QUEUE_H

#include "Object.h"

namespace DTLib
{

template <typename T>
class Queue : public Object
{
public:
    virtual void add(const T& e) = 0;
    virtual void remove() = 0;
    virtual T front() const = 0;
    virtual void clear() = 0;
    virtual int length() const = 0;
};
}
#endif // QUEUE_H

StaticQueue.h

#ifndef STATICQUEUE_H
#define STATICQUEUE_H

#include "Queue.h"
#include "Exception.h"

namespace DTLib
{

template < typename T ,int N>
class StaticQueue : public Queue<T>
{
protected:
    T m_space[N];
    int m_front;
    int m_rear;
    int m_length;
public:
    StaticQueue()
    {
        m_front = 0;
        m_rear = 0;
        m_length = 0;
    }
    int capacity() const
    {
        return N;
    }
    void add(const T& e)
    {
        if(m_length < N)
        {
            m_space[m_rear] = e;
            m_rear = (m_rear + 1) % N;
            m_length++;
        }
        else
        {
            THROW_EXCEPTION(InvalidOperationException,"No space in current queue ...");
        }
    }
    void remove()
    {
        if(m_length > 0)
        {
            m_front = (m_front + 1) % N;
            m_length--;
        }
        else
        {
            THROW_EXCEPTION(InvalidOperationException,"No element in current queue ...");
        }
    }
    T front() const
    {
        if(m_length > 0)
        {
            return m_space[m_front];
        }
        else
        {
            THROW_EXCEPTION(InvalidOperationException,"No element in current queue ...");
        }
    }
    void clear()
    {
        m_front = 0;
        m_rear = 0;
        m_length = 0;
    }
    int length() const
    {
        return m_length;
    }
};
}
#endif // STATICQUEUE_H

main.cpp

#include <iostream>
#include "StaticQueue.h"

using namespace std;
using namespace DTLib;



int main()
{
    StaticQueue<int,5> queue;

    for(int i=0; i<5; i++)
    {
        queue.add(i);
    }

    while(queue.length() > 0)
    {
        cout << queue.front() << endl;

        queue.remove();
    }

    return 0;
}

 

 

 

3、小结

            队列是一种特殊的线性表，具有先进先出的特性 

            队列只允许在线性表的两端进行操作，—端进，—端出

            StaticQueue使用原生数组作为内部存储空间

            StaticQueue的最大容量由模板参数决定 

            StaticQueue采用循环计数法提高队列操作的效率