用类实现的队列

Question

我最近来到队列数据结构。为了练习和学习新的东西，我决定在没有 STL 库的情况下实现它。问题是，我很难真正分辨典型数组和队列之间的区别。

我定义了简单的类

class Queue{

public:

    Queue();
    Queue(int);


    void enqueue(int);
    int dequeue();
    int  first_out() ;
    int  last_out() ;
    bool isEmpty();
    bool isFull();

private:

    int current;
    int maxi;
    int *arr;
    int frontt;
    int rear;

};

它的构造函数

Queue::Queue(int maxo){
    this -> current = 0;
    this -> maxi = maxo;
    this -> arr = new int[maxi];
    this -> frontt = 0;
    this -> rear = 0;
}

enqueue 方法，当尝试访问大于最大索引的索引时，重新分配内部数组。

void Queue::enqueue(int a){
    if( this -> rear == this -> maxi){

        int *temp;
        int tmp = maxi;
        while( this -> rear >= this -> maxi){
            this -> maxi *= 2;
        }
        temp = new int[maxi];
        for( int i = 0; i < tmp ; i++){
            temp[i]=arr[i];
        }
        rear = maxi;
        delete[] arr;
        arr = temp;

    }
    this -> arr[rear++] = a;


}

增加前索引的出队。

int Queue::dequeue(){



return arr[frontt++];

    }
    int Queue::first_out(){

        return arr[frontt];

    }

    int Queue::last_out(){

        return arr[rear-1];

    }

    bool Queue::isEmpty(){

        if( this -> frontt == this -> rear){
            cout << "Queue is empty" << endl;
            return 1;
        }
        return 0;
    }
    bool Queue::isFull(){

        if( this -> frontt == (this -> rear+1) % this -> maxi){


            return 1;

        }
        return 0;
    }

测试它的主要功能

Queue tst(5);
    cout << "Write numbers" << endl;
    int n;
    while( cin >> n){
        tst.enqueue(n);
    }
    tst.dequeue();
    cout << "The firt out element is " << tst.first_out() << endl;
    cout << "The last out element is " << tst.last_out() << endl;
    return 0;

我的问题很简单。这是如何实现队列？我可以将其理解为队列只是值的生成器/迭代器吗？那为什么要使用队列而不是数组呢？还有循环队列的意义何在？

感谢您的回答。

Answer 1

至少在 C 和 C++ 中，数组是用具体术语定义的。具体来说，它是根据内存布局定义的——连续内存位置的对象。你如何使用它，你用它做什么等等，完全由这个定义决定。

队列的定义要抽象得多：它必须支持几个特定的​​操作（添加和检索项目）以及两者之间的顺序关系（先进先出）。通常还提供一些辅助操作，例如检查队列是否为空，或检查其当前大小（但通常不被视为定义的一部分）。

您当然可以使用数组来实现队列。您也可以使用链表。虽然它可能没有多大意义，但您也可以使用二叉树、多路树、诸如数组链表之类的混合树，或者其他任何你能想到的东西，只要它支持所需的操作即可。

另一方面，您可以使用数组来实现队列，还可以实现堆栈、双端队列、堆/优先级队列、循环缓冲区或任何数量的其他抽象。

关于您的具体问题：“这是如何实现队列”？我会说一般来说，没有。仅举一个例子，您被忽略了三巨头的法则，因此分配、复制和销毁对您的队列并不真正起作用（但您也没有阻止分配或复制）。您还使用new[] 分配了队列的空间，它在分配后立即将对象构造到该空间中。这对于像ints 这样的原始对象队列来说很好，但总的来说不是很好。同样，您的队列可以打印出一条响应isEmpty() 的消息。假设它存在，isEmpty 应该只返回一个值来指示队列是否为空——如果需要打印消息，则应该由其他代码处理。