【C++】队列(queue)的使用

一、queue 简介

C++ 中，std::queue 容器是一种先进先出(First In First Out, FIFO)的数据结构，且有两个出口。

队列(queue)的结构如下：类似于生活中的排队买票，最先排队的人位于队伍最前端，后来的人依次从队伍末尾加入队伍。当队首的人买票成功后离开，原先位于第二位的人顶上成为新的队首，后续以此类推。

二、queue 构造函数

	构造函数原型	解释
1	queue que	默认构造
2	queue(const queue &que)	拷贝构造

三、queue 赋值操作

	函数原型：=	解释
1	queue& operator=(const queue &que)	重载=操作符

四、queue 数据存取

	函数原型：push、pop、back、front	解释
1	push(elem)	向队尾添加元素
2	emplace()	向队尾添加元素
3	pop()	移除当前队首元素
4	back()	返回队尾元素
5	front()	返回队首元素

注意：

• push与emplace区别详见 :push与emplace异同点
• std::queue 不提供迭代器访问元素，只能通过 front() 和 back() 来访问队列的第一个和最后一个元素。
• std::queue 不支持随机访问，不能通过索引访问队列中的元素。
• std::queue 的底层容器可以在创建时指定，例如使用 std::list 作为底层容器：std::queue> myQueue;

五、queue 其他操作

	函数原型：empty、size、swap	解释
1	empty()	判断队列是否为空
2	size()	返回队列的大小
3	swap(queue & que)	将当前队列中元素和que中元素交换

注意： swap()交换的两个队列中包含元素的类型必须相同。

示例：

#include 
#include 
#include        //必须包含该头文件
using namespace std;

class ObjNumber
{
public:
	string m_objName;
	int m_number;
public:
	ObjNumber(string name, int num)
	{
		m_objName = name;
		m_number = num;
	}
};

void test01()
{
	queue<ObjNumber> s1;
	ObjNumber obj1("茶叶", 1);

	s1.push(obj1);    //push必须填入实例化的对象

	s1.emplace(obj1); //emplace既可以填入实例化的对象
	s1.emplace("馒头", 2);  //emplace也可以填入构造函数的参数

	cout << "s1中元素数量为：" << s1.size() << endl;
	while (!s1.empty())
	{
		cout << "队首元素：" << s1.front().m_objName << endl;
		s1.pop();   //弹出队首元素
	}
}

int main()
{
	test01();
	system("pause");
	return 0;
}

//result
s1中元素数量为：3
队首元素：茶叶
队首元素：茶叶
队首元素：馒头

六、queue 总结分析

注意：优劣是相对的，取决于具体的使用场景和需求。

优势：

1. 简单易用：std::queue 提供了一组简单的接口函数，如 push()、pop()、front()、empty() 等，使用起来非常方便。
2. 高效性：std::queue 基于底层容器实现，通常使用 std::deque 或 std::list 作为默认的容器。这些容器都提供了高效的插入和删除操作，使得 std::queue 在大多数情况下具有良好的性能。
3. 内存管理：std::queue 的底层容器会自动管理内存，当元素被弹出队列后，相关的内存也会被释放，无需手动管理内存。
4. 无迭代器失效问题：由于 std::queue 的特性是先进先出，插入和删除操作只能在队尾和队首进行，因此不会导致迭代器失效的问题。

劣势：

1. 功能受限：std::queue 只提供了队列的基本功能，即在队尾插入元素、在队首删除元素。如果需要在任意位置插入或删除元素，就需要选择其他容器，如 std::list 或 std::vector。
2. 不支持遍历：std::queue 不支持直接遍历队列中的元素，也无法通过索引访问队列中的特定元素。如果需要对队列进行遍历或随机访问元素，需要使用其他容器或将队列转换为其他容器进行操作。

总结：std::queue 是一个简单、高效的队列容器，适用于需要按照先进先出顺序处理元素的场景。它在插入和删除操作上具有良好的性能，且无需手动管理内存。然而，由于功能受限，如果需要在任意位置插入或删除元素，或需要遍历队列中的元素，就需要选择其他更适合的容器。

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