前言

• 棧和隊列是一對好兄弟，前面我們介紹過數據結構與算法—棧詳解，那么棧的機制相對簡單，后入先出，就像進入一個狹小的山洞，山洞只有一個出口，只能后進先出(在外面的先出去)。而隊列就好比是一個隧道，后面的人跟著前面走，前面人先出去(先入先出)。日常的排隊就是隊列運轉形式的一個描述！
• 所以隊列的核心理念就是：先進先出！
• 隊列的概念：隊列是一種特殊的線性表，特殊之處在于它只允許在表的前端（front）進行刪除操作，而在表的后端（rear）進行插入操作，和棧一樣，隊列是一種操作受限制的線性表。進行插入操作的端稱為隊尾，進行刪除操作的端稱為隊頭。
• 同時，閱讀本偏文章最好先弄懂順序表的基本操作和棧的數據結構！學習效果更佳！

隊列介紹

基本屬性

隊頭front：

• 刪除數據的一端。對于數組，從后面插入更容易，前面插入較困難，所以一般用數組實現的隊列隊頭在前面。(刪除直接index游標前進，不超過隊尾即可)。而對于鏈表。插入刪除在兩頭分別進行那么頭部(前面)刪除尾部插入是最方便的選擇

隊尾rear：

• 插入數據的一端，同上，在數組和鏈表中通常均在尾部位置。當然，其實數組和鏈表的front和rear還有點小區別，后面會具體介紹。

enQueue(入隊)：

• 在隊尾rear插入元素

deQueue(出隊)：

• 在對頭front刪除元素

普通隊列

按照上述的介紹，我們很容易知道數組實現的方式。用數組模擬表示隊列。要考慮初始化，插入，問題。

• 初始化：數組的front和rear都指向0.
• 入隊：隊不滿，數組不越界，先隊尾位置傳值，再隊尾下標+1
• 出隊：隊不空，先取隊頭位置元素，在隊頭+1，

但是很容易發現問題，每個空間域只能利用一次。造成空間極度浪費。并且非常容易越界！

循環隊列

針對上述的問題。有個較好的解決方法！就是對已經申請的(數組)內存重復利用。這就是我們所說的循環隊列。

而數組實現的循環隊列就是在邏輯上稍作修改。我們假設(約定)數組的最后一位的下一個index是首位。因為我們隊列中只需要front和tail兩個指標。不需要數組的實際地址位置相關數據。和它無關。所以我們就只需要考慮尾部的特殊操作即可。

• 初始化：數組的front和rear都指向0.
• 入隊：隊不滿，先隊尾位置傳值，再rear=(rear + 1) % maxsize;
• 出隊：隊不空，先取隊頭位置元素，front=(front + 1)%maxsize;
• 是否為空：return rear == front;
• 大小：return (rear+maxsize-front)%maxsize;

這里面有幾個大家需要注意的，就是指標相加如果遇到最后需要轉到頭的話。可以判斷是否到數組末尾位置。也可以直接+1求余。其中maxsize是數組實際大小。

鏈式實現

對于鏈表實現的隊列，要根據先進先出的規則考慮頭和尾的位置

我們知道隊列是先進先出的，對于鏈表，我們能采用單鏈表盡量采用單鏈表，能方便盡量方便，同時還要兼顧效率。

• 方案一 如果隊頭設在鏈表尾，隊尾設在鏈表頭。那么隊尾進隊插入在鏈表頭部插入沒問題。容易實現，但是如果隊頭刪除在尾部進行，如果不設置尾指針要遍歷到隊尾，但是設置尾指針刪除需要將它指向前驅節點那么就需要雙向鏈表。都挺麻煩的。
• 方案二但是如果隊頭設在鏈表頭，隊尾設在鏈表尾部，那么隊尾進隊插入在鏈表尾部插入沒問題(用尾指針可以直接指向next)。容易實現，如果隊頭刪除在頭部進行也很容易，就是我們前面常說的頭節點刪除節點。
• 所以我們最終采取的是方案2的帶頭節點，帶尾指針的單鏈表!

主要操作為：

• 初始化：

public class listQueue<T> {static class node<T> {T data;// 節點的結果node next;// 下一個連接的節點public node() {}public node(T data) {this.data = data;}}node front;//相當于head 帶頭節點的node rear;//相當于tail/endpublic listQueue() {front=new node<T>();rear=front;}

• 入隊：rear.next=va;rear=va;（va為被插入節點）

• 出隊：隊不空，front.next=front.next.next;經典帶頭節點刪除

• 是否為空：return rear == front;
• 大小：節點front遍歷到rear的個數。

具體實現

數組實現

package 隊棧;public class seqQueue<T> {private T data[];// 數組容器private int front;// 頭private int rear;// 尾private int maxsize;// 最大長度public seqQueue(int i)// 設置長為i的int 型隊列{data = (T[]) new Object[i+1];front = 0;rear = 0;maxsize = i+1;}public int lenth() {return (rear+maxsize-front)%maxsize;}public boolean isempty() {return rear == front;}public boolean isfull() {return (rear + 1) % maxsize == front;}public void enQueue(T i) throws Exception// 入隊{if (isfull())throw new Exception("已滿");else {data[rear] = i;rear=(rear + 1) % maxsize;}}public T deQueue() throws Exception// 出隊{if (isempty())throw new Exception("已空");else {T va=data[front];front=(front+1)%maxsize;return va;}}public String toString()// 輸出隊{String va="隊頭: ";int lenth=lenth();for(int i=0;i<lenth;i++){va+=data[(front+i)%maxsize]+" ";}return va;}}

鏈式實現

package 隊棧;public class listQueue<T> {static class node<T> {T data;// 節點的結果node next;// 下一個連接的節點public node() {}public node(T data) {this.data = data;}}node front;//相當于head 帶頭節點的node rear;//相當于tail/endpublic listQueue() {front=new node<T>();rear=front;}public int lenth() {int len=0;node team=front;while(team!=rear){len++;team=team.next;}return len;}public boolean isempty() {return rear == front;}public void enQueue(T value) // 入隊.尾部插入{node va=new node<T>(value);rear.next=va;rear=va;}public T deQueue() throws Exception// 出隊{if (isempty())throw new Exception("已空");else {T va=(T) front.next.data;front.next=front.next.next;return va;}}public String toString(){node team=front.next;String va="隊頭： ";while(team!=null){va+=team.data+" ";team=team.next;}return va;} }

測試

總結

• 對于隊列來說數據結構相比棧復雜一些，但是也不是很難，搞懂先進先出然后就用數組或者鏈表實現即可。
• 對于數組，隊尾tail指向的位置是空的，而鏈表的front（head一樣）為頭指針為空的，所以在不同結構實現相同效果的方法需要注意一下。
• 對于雙向隊列，大家可以自行了解，雙向隊列兩邊均可插入刪除，能夠實現堆棧公用等更加靈活調用的結果。(參考java的ArrayDeque).并且現在的消息隊列等很多中間件都是基于隊列模型延申。所以學會隊列很重要！
• 最后，筆者水平有限，如果有紕漏和不足之處還請指出。另外，如果感覺不錯可以點個贊，關注個人公眾號：bigsai 更多經常與你分享，關注回復數據結構獲取精心準備的數據結構和算法資料多份！

總結

以上是生活随笔為你收集整理的c++数据结构中 顺序队列的队首队尾_数据结构与算法—队列详解的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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