队列的图文解析 和 对应3种语言的实现(C/C++/Java)

 

概要

本章和介绍"栈"时的流程一样，先对队列进行介绍，然后分别给出队列的C、C++和Java三种语言的实现。内容包括：
1. 队列的介绍
2. 队列的C实现
3. 队列的C++实现
4. 队列的Java实现

转载请注明出处：http://www.cnblogs.com/skywang12345/p/3562279.html

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更多内容: 数据结构与算法系列 目录

队列的介绍

队列（Queue），是一种线性存储结构。它有以下几个特点：
(01) 队列中数据是按照"先进先出（FIFO, First-In-First-Out）"方式进出队列的。
(02) 队列只允许在"队首"进行删除操作，而在"队尾"进行插入操作。
队列通常包括的两种操作：入队列 和 出队列。

1. 队列的示意图

队列中有10，20，30共3个数据。

2. 出队列

出队列前：队首是10，队尾是30。
出队列后：出队列(队首)之后。队首是20，队尾是30。

3. 入队列

入队列前：队首是20，队尾是30。
入队列后：40入队列(队尾)之后。队首是20，队尾是40。

 

下面介绍队列的实现，分别介绍C/C++/Java三种实现

队列的C实现

共介绍4种C语言实现。
1. C语言实现一：数组实现的队列，并且只能存储int数据。
2. C语言实现二：单向链表实现的队列，并且只能存储int数据。
3. C语言实现三：双向链表实现的队列，并且只能存储int数据。
4. C语言实现四：双向链表实现的队列，能存储任意类型的数据。

1. C语言实现一：数组实现的队列，并且只能存储int数据

实现代码(array_queue.c)

#include <stdio.h>
#include <malloc.h>

/**
 * C 语言: 数组实现的队列，只能存储int数据。
 *
 * @author skywang
 * @date 2013/11/07
 */

// 保存数据的数组
static int *arr=NULL;
// 队列的实际大小
static int count;

// 创建“队列”
int create_array_queue(int sz) 
{
    arr = (int *)malloc(sz*sizeof(int));
    if (!arr) 
    {
        printf("arr malloc error!");
        return -1;
    }
    count = 0;

    return 0;
}

// 销毁“队列”
int destroy_array_queue() 
{
    if (arr) 
    {
        free(arr);
        arr = NULL;
    }

    return 0;
}

// 将val添加到队列的末尾
void add(int val) 
{
    arr[count++] = val;
}

// 返回“队列开头元素”
int front() 
{
    return arr[0];
}

// 返回并删除“队列开头元素”
int pop() 
{
    int i = 0;;
    int ret = arr[0];

    count--;
    while (i++<count)
        arr[i-1] = arr[i];

    return ret;
}

// 返回“队列”的大小
int size() 
{
    return count;
}

// 返回“队列”是否为空
int is_empty()
{
    return count==0;
}

void main() 
{
    int tmp=0;

    // 创建“队列”
    create_array_queue(12);

    // 将10, 20, 30 依次推入队列中
    add(10);
    add(20);
    add(30);

    // 将“队列开头的元素”赋值给tmp，并删除“该元素”
    tmp = pop();
    printf("tmp=%d
", tmp);

    // 只将“队列开头的元素”赋值给tmp，不删除该元素.
    tmp = front();
    printf("tmp=%d
", tmp);

    add(40);

    // 打印队列
    printf("is_empty()=%d
", is_empty());
    printf("size()=%d
", size());
    while (!is_empty())
    {
        printf("%d
", pop());
    }

    // 销毁队列
    destroy_array_queue();
}

运行结果：

tmp=10
tmp=20
is_empty()=0
size()=3
20
30
40

结果说明：该示例中的队列，是通过"数组"来实现的！
由于代码中已经给出了详细了注释，这里就不再对函数进行说明了。仅对主函数main的逻辑进行简单介绍。
(01) 在主函数main中，先将 "10, 20, 30"依次入队列。此时，队列的数据是： 10 --> 20 --> 30
(02) 接着通过pop()返回队首元素；pop()操作并不会改变队列中的数据。此时，队列的数据依然是： 10 --> 20 --> 30
(03) 接着通过front()返回并删除队首元素。front()操作之后，队列的数据是： 10 --> 30
(04) 接着通过add(40)将40入队列。add(40)操作之后，队列中的数据是： 10 --> 20 --> 40

2. C语言实现二：单向链表实现的队列，并且只能存储int数据

实现代码(slink_queue.c)

#include <stdio.h>
#include <malloc.h>

/**
 * C 语言: 单链表实现“队列”，只能存储int数据。
 *
 * @author skywang
 * @date 2013/11/07
 */

// 单链表节点
struct node {
    int val;
    struct node* next;
};

// 表头
static struct node *phead=NULL;

// 创建节点，val为节点值
static struct node* create_node(val) 
{
    struct node *pnode=NULL;
    pnode = (struct node*)malloc(sizeof(struct node));
    if (!pnode)
        return NULL;
    pnode->val = val;
    pnode->next = NULL;
    
    return pnode;
}

// 销毁单向链表
static int destroy_single_link() 
{
    struct node *pnode=NULL;

    while (phead != NULL) 
    {
        pnode = phead;
        phead = phead->next;
        free(pnode);
    }
    return 0;
}

// 将val添加到队列的末尾
static void add(int val) 
{
    if (!phead)
    {
        phead = create_node(val);
        return ;
    }

    struct node *pnode = create_node(val);
    struct node *pend = phead;
    while (pend->next)
        pend = pend->next;

    pend->next = pnode;
}

// 返回“队列开头元素”
int front() 
{
    return phead->val;
}

// 返回并删除“队列开头元素”
static int pop() 
{
    int ret = phead->val;
    struct node *pnode = phead;

    phead = phead->next;
    free(pnode);

    return ret;
}

// 返回链表中节点的个数
static int size() 
{
    int count=0;
    struct node *pend = phead;

    while (pend) 
    {
        pend = pend->next;
        count++;
    }

    return count;
}

// 链表是否为空
static int is_empty() 
{
    return size()==0;
}

void main() 
{
    int tmp=0;

    // 将10, 20, 30 依次加入到队列中
    add(10);
    add(20);
    add(30);

    // 将“队列开头元素”赋值给tmp，并删除“该元素”
    tmp = pop();
    printf("tmp=%d
", tmp);

    // 只将“队列开头的元素”赋值给tmp，不删除该元素.
    tmp = front();
    printf("tmp=%d
", tmp);

    add(40);

    printf("is_empty()=%d
", is_empty());
    printf("size()=%d
", size());
    while (!is_empty())
    {
        printf("%d
", pop());
    }

    // 销毁队列
    destroy_single_link();
}

代码说明："运行结果" 以及 "主函数main的逻辑"都和"C语言实现一"的一样。不同的是，该示例中的队列是通过单向链表实现的。

3. C语言实现三：双向链表实现的队列，并且只能存储int数据

实现代码
双向链表的头文件(double_link.h)

#ifndef _DOUBLE_LINK_H
#define _DOUBLE_LINK_H

// 新建“双向链表”。成功，返回表头；否则，返回NULL
extern int create_dlink();
// 撤销“双向链表”。成功，返回0；否则，返回-1
extern int destroy_dlink();

// “双向链表是否为空”。为空的话返回1；否则，返回0。
extern int dlink_is_empty();
// 返回“双向链表的大小”
extern int dlink_size();

// 获取“双向链表中第index位置的元素的值”。成功，返回节点值；否则，返回-1。
extern int dlink_get(int index);
// 获取“双向链表中第1个元素的值”。成功，返回节点值；否则，返回-1。
extern int dlink_get_first();
// 获取“双向链表中最后1个元素的值”。成功，返回节点值；否则，返回-1。
extern int dlink_get_last();

// 将“value”插入到index位置。成功，返回0；否则，返回-1。
extern int dlink_insert(int index, int value);
// 将“value”插入到表头位置。成功，返回0；否则，返回-1。
extern int dlink_insert_first(int value);
// 将“value”插入到末尾位置。成功，返回0；否则，返回-1。
extern int dlink_append_last(int value);

// 删除“双向链表中index位置的节点”。成功，返回0；否则，返回-1
extern int dlink_delete(int index);
// 删除第一个节点。成功，返回0；否则，返回-1
extern int dlink_delete_first();
// 删除组后一个节点。成功，返回0；否则，返回-1
extern int dlink_delete_last();

// 打印“双向链表”
extern void print_dlink();

#endif 

双向链表的实现文件(double_link.c)

#include <stdio.h>
#include <malloc.h>

/**
 * C 语言: 双向链表，只能存储int数据。
 *
 * @author skywang
 * @date 2013/11/07
 */

// 双向链表节点
typedef struct tag_node 
{
    struct tag_node *prev;
    struct tag_node *next;
    int value;
}node;

// 表头。注意，表头不存放元素值！！！
static node *phead=NULL;
// 节点个数。
static int  count=0;

// 新建“节点”。成功，返回节点指针；否则，返回NULL。
static node* create_node(int value)
{
    node *pnode=NULL;
    pnode = (node *)malloc(sizeof(node));
    if (!pnode)
    {
        printf("create node error!
");
        return NULL;
    }
    // 默认的，pnode的前一节点和后一节点都指向它自身
    pnode->prev = pnode->next = pnode;
    // 节点的值为value
    pnode->value = value;

    return pnode;
}

// 新建“双向链表”。成功，返回0；否则，返回-1。
int create_dlink()
{
    // 创建表头
    phead = create_node(-1);
    if (!phead)
        return -1;

    // 设置“节点个数”为0
    count = 0;

    return 0;
}

// “双向链表是否为空”
int dlink_is_empty()
{
    return count == 0;
}

// 返回“双向链表的大小”
int dlink_size() {
    return count;
}

// 获取“双向链表中第index位置的节点”
static node* get_node(int index) 
{
    if (index<0 || index>=count)
    {
        printf("%s failed! the index in out of bound!
", __func__);
        return NULL;
    }

    // 正向查找
    if (index <= (count/2))
    {
        int i=0;
        node *pnode=phead->next;
        while ((i++) < index) 
            pnode = pnode->next;

        return pnode;
    }

    // 反向查找
    int j=0;
    int rindex = count - index - 1;
    node *rnode=phead->prev;
    while ((j++) < rindex) 
        rnode = rnode->prev;

    return rnode;
}

// 获取“第一个节点”
static node* get_first_node() 
{
    return get_node(0);
}

// 获取“最后一个节点”
static node* get_last_node() 
{
    return get_node(count-1);
}

// 获取“双向链表中第index位置的元素的值”。成功，返回节点值；否则，返回-1。
int dlink_get(int index)
{
    node *pindex=get_node(index);
    if (!pindex) 
    {
        printf("%s failed!
", __func__);
        return -1;
    }

    return pindex->value;

}

// 获取“双向链表中第1个元素的值”
int dlink_get_first()
{
    return dlink_get(0);
}

// 获取“双向链表中最后1个元素的值”
int dlink_get_last()
{
    return dlink_get(count-1);
}

// 将“value”插入到index位置。成功，返回0；否则，返回-1。
int dlink_insert(int index, int value) 
{
    // 插入表头
    if (index==0)
        return dlink_insert_first(value);

    // 获取要插入的位置对应的节点
    node *pindex=get_node(index);
    if (!pindex) 
        return -1;

    // 创建“节点”
    node *pnode=create_node(value);
    if (!pnode)
        return -1;

    pnode->prev = pindex->prev;
    pnode->next = pindex;
    pindex->prev->next = pnode;
    pindex->prev = pnode;
    // 节点个数+1
    count++;

    return 0;
}

// 将“value”插入到表头位置
int dlink_insert_first(int value) 
{
    node *pnode=create_node(value);
    if (!pnode)
        return -1;

    pnode->prev = phead;
    pnode->next = phead->next;
    phead->next->prev = pnode;
    phead->next = pnode;
    count++;
    return 0;
}

// 将“value”插入到末尾位置
int dlink_append_last(int value) 
{
    node *pnode=create_node(value);
    if (!pnode)
        return -1;
    
    pnode->next = phead;
    pnode->prev = phead->prev;
    phead->prev->next = pnode;
    phead->prev = pnode;
    count++;
    return 0;
}

// 删除“双向链表中index位置的节点”。成功，返回0；否则，返回-1。
int dlink_delete(int index)
{
    node *pindex=get_node(index);
    if (!pindex) 
    {
        printf("%s failed! the index in out of bound!
", __func__);
        return -1;
    }

    pindex->next->prev = pindex->prev;
    pindex->prev->next = pindex->next;
    free(pindex);
    count--;

    return 0;
}    

// 删除第一个节点
int dlink_delete_first() 
{
    return dlink_delete(0);
}

// 删除组后一个节点
int dlink_delete_last() 
{
    return dlink_delete(count-1);
}

// 撤销“双向链表”。成功，返回0；否则，返回-1。
int destroy_dlink()
{
    if (!phead)
    {
        printf("%s failed! dlink is null!
", __func__);
        return -1;
    }

    node *pnode=phead->next;
    node *ptmp=NULL;
    while(pnode != phead)
    {
        ptmp = pnode;
        pnode = pnode->next;
        free(ptmp);
    }

    free(phead);
    phead = NULL;
    count = 0;

    return 0;
}

// 打印“双向链表”
void print_dlink()
{
    if (count==0 || (!phead))
    {
        printf("%s dlink is empty!
", __func__);
        return ;
    }

    printf("%s dlink size()=%d
", __func__, count);
    node *pnode=phead->next;
    while(pnode != phead)
    {
        printf("%d
", pnode->value);
        pnode = pnode->next;
    }
}

双向链表的测试程序(dlink_queue.c)

#include <stdio.h>
#include "double_link.h"

/**
 * C 语言: 双向链表实现“队列”，只能存储int数据。
 *
 * @author skywang
 * @date 2013/11/07
 */

// 创建队列
int create_dlink_queue() 
{
    return create_dlink();
}

// 销毁队列
int destroy_dlink_queue() 
{
    return destroy_dlink();
}

// 将val添加到队列的末尾
int add(int val) 
{
    return dlink_append_last(val);
}

// 返回“队列开头元素”
int front() 
{
    return dlink_get_first();
}

// 返回并删除“队列开头元素”
int pop() 
{
    int ret = dlink_get_first();
    dlink_delete_first();
    return ret;
}

// 返回“队列”的大小
int size() 
{
    return dlink_size();
}

// 返回“队列”是否为空
int is_empty()
{
    return dlink_is_empty();
}

void main()
{
    int tmp=0;

    // 创建“队列”
    create_dlink_queue();

    // 将10, 20, 30 依次队列中
    add(10);
    add(20);
    add(30);

    // 将“队列开头的元素”赋值给tmp，并删除“该元素”
    tmp = pop();
    printf("tmp=%d
", tmp);

    // 只将“队列开头的元素”赋值给tmp，不删除该元素.
    tmp = front();
    printf("tmp=%d
", tmp);

    add(40);

    printf("is_empty()=%d
", is_empty());
    printf("size()=%d
", size());
    while (!is_empty())
    {
        printf("%d
", pop());
    }

    // 销毁队列
    destroy_dlink_queue();
}

代码说明："运行结果" 以及 "主函数main的逻辑"都和前两个示例的一样。不同的是，该示例中的队列是通过双向链表实现的。

4. C语言实现四：双向链表实现的队列，能存储任意类型的数据

实现代码
双向链表的头文件(double_link.h)

#ifndef _DOUBLE_LINK_H
#define _DOUBLE_LINK_H

// 新建“双向链表”。成功，返回表头；否则，返回NULL
extern int create_dlink();
// 撤销“双向链表”。成功，返回0；否则，返回-1
extern int destroy_dlink();

// “双向链表是否为空”。为空的话返回1；否则，返回0。
extern int dlink_is_empty();
// 返回“双向链表的大小”
extern int dlink_size();

// 获取“双向链表中第index位置的元素”。成功，返回节点指针；否则，返回NULL。
extern void* dlink_get(int index);
// 获取“双向链表中第1个元素”。成功，返回节点指针；否则，返回NULL。
extern void* dlink_get_first();
// 获取“双向链表中最后1个元素”。成功，返回节点指针；否则，返回NULL。
extern void* dlink_get_last();

// 将“value”插入到index位置。成功，返回0；否则，返回-1。
extern int dlink_insert(int index, void *pval);
// 将“value”插入到表头位置。成功，返回0；否则，返回-1。
extern int dlink_insert_first(void *pval);
// 将“value”插入到末尾位置。成功，返回0；否则，返回-1。
extern int dlink_append_last(void *pval);

// 删除“双向链表中index位置的节点”。成功，返回0；否则，返回-1
extern int dlink_delete(int index);
// 删除第一个节点。成功，返回0；否则，返回-1
extern int dlink_delete_first();
// 删除组后一个节点。成功，返回0；否则，返回-1
extern int dlink_delete_last();

#endif 

双向链表的实现文件(double_link.c)

#include <stdio.h>
#include <malloc.h>

/**
 * C 语言: 双向链表，能存储任意数据。
 *
 * @author skywang
 * @date 2013/11/07
 */

// 双向链表节点
typedef struct tag_node 
{
    struct tag_node *prev;
    struct tag_node *next;
    void* p;
}node;

// 表头。注意，表头不存放元素值！！！
static node *phead=NULL;
// 节点个数。
static int  count=0;

// 新建“节点”。成功，返回节点指针；否则，返回NULL。
static node* create_node(void *pval)
{
    node *pnode=NULL;
    pnode = (node *)malloc(sizeof(node));
    if (!pnode)
    {
        printf("create node error!
");
        return NULL;
    }
    // 默认的，pnode的前一节点和后一节点都指向它自身
    pnode->prev = pnode->next = pnode;
    // 节点的值为pval
    pnode->p = pval;

    return pnode;
}

// 新建“双向链表”。成功，返回0；否则，返回-1。
int create_dlink()
{
    // 创建表头
    phead = create_node(NULL);
    if (!phead)
        return -1;

    // 设置“节点个数”为0
    count = 0;

    return 0;
}

// “双向链表是否为空”
int dlink_is_empty()
{
    return count == 0;
}

// 返回“双向链表的大小”
int dlink_size() {
    return count;
}

// 获取“双向链表中第index位置的节点”
static node* get_node(int index) 
{
    if (index<0 || index>=count)
    {
        printf("%s failed! index out of bound!
", __func__);
        return NULL;
    }

    // 正向查找
    if (index <= (count/2))
    {
        int i=0;
        node *pnode=phead->next;
        while ((i++) < index) 
            pnode = pnode->next;

        return pnode;
    }

    // 反向查找
    int j=0;
    int rindex = count - index - 1;
    node *rnode=phead->prev;
    while ((j++) < rindex) 
        rnode = rnode->prev;

    return rnode;
}

// 获取“第一个节点”
static node* get_first_node() 
{
    return get_node(0);
}

// 获取“最后一个节点”
static node* get_last_node() 
{
    return get_node(count-1);
}

// 获取“双向链表中第index位置的元素”。成功，返回节点值；否则，返回-1。
void* dlink_get(int index)
{
    node *pindex=get_node(index);
    if (!pindex) 
    {
        printf("%s failed!
", __func__);
        return NULL;
    }

    return pindex->p;

}

// 获取“双向链表中第1个元素的值”
void* dlink_get_first()
{
    return dlink_get(0);
}

// 获取“双向链表中最后1个元素的值”
void* dlink_get_last()
{
    return dlink_get(count-1);
}

// 将“pval”插入到index位置。成功，返回0；否则，返回-1。
int dlink_insert(int index, void* pval) 
{
    // 插入表头
    if (index==0)
        return dlink_insert_first(pval);

    // 获取要插入的位置对应的节点
    node *pindex=get_node(index);
    if (!pindex) 
        return -1;

    // 创建“节点”
    node *pnode=create_node(pval);
    if (!pnode)
        return -1;

    pnode->prev = pindex->prev;
    pnode->next = pindex;
    pindex->prev->next = pnode;
    pindex->prev = pnode;
    // 节点个数+1
    count++;

    return 0;
}

// 将“pval”插入到表头位置
int dlink_insert_first(void *pval) 
{
    node *pnode=create_node(pval);
    if (!pnode)
        return -1;

    pnode->prev = phead;
    pnode->next = phead->next;
    phead->next->prev = pnode;
    phead->next = pnode;
    count++;
    return 0;
}

// 将“pval”插入到末尾位置
int dlink_append_last(void *pval) 
{
    node *pnode=create_node(pval);
    if (!pnode)
        return -1;
    
    pnode->next = phead;
    pnode->prev = phead->prev;
    phead->prev->next = pnode;
    phead->prev = pnode;
    count++;
    return 0;
}

// 删除“双向链表中index位置的节点”。成功，返回0；否则，返回-1。
int dlink_delete(int index)
{
    node *pindex=get_node(index);
    if (!pindex) 
    {
        printf("%s failed! the index in out of bound!
", __func__);
        return -1;
    }

    pindex->next->prev = pindex->prev;
    pindex->prev->next = pindex->next;
    free(pindex);
    count--;

    return 0;
}    

// 删除第一个节点
int dlink_delete_first() 
{
    return dlink_delete(0);
}

// 删除组后一个节点
int dlink_delete_last() 
{
    return dlink_delete(count-1);
}

// 撤销“双向链表”。成功，返回0；否则，返回-1。
int destroy_dlink()
{
    if (!phead)
    {
        printf("%s failed! dlink is null!
", __func__);
        return -1;
    }

    node *pnode=phead->next;
    node *ptmp=NULL;
    while(pnode != phead)
    {
        ptmp = pnode;
        pnode = pnode->next;
        free(ptmp);
    }

    free(phead);
    phead = NULL;
    count = 0;

    return 0;
}

双向链表的测试程序(dlink_queue.c)

#include <stdio.h>
#include "double_link.h"

/**
 * C 语言: 双向链表实现“队列”，能存储任意数据。
 *
 * @author skywang
 * @date 2013/11/07
 */

// 创建队列
int create_dlink_queue() 
{
    return create_dlink();
}

// 销毁队列
int destroy_dlink_queue() 
{
    return destroy_dlink();
}

// 将p添加到队列的末尾
int add(void *p) 
{
    return dlink_append_last(p);
}

// 返回“队列开头元素”
void* front() 
{
    return dlink_get_first();
}

// 返回“队列开头的元素”，并删除“该元素”
void* pop() 
{
    void *p = dlink_get_first();
    dlink_delete_first();
    return p;
}

// 返回“队列”的大小
int size() 
{
    return dlink_size();
}

// 返回“队列”是否为空
int is_empty()
{
    return dlink_is_empty();
}


typedef struct tag_stu
{
    int id;
    char name[20];
}stu;

static stu arr_stu[] = 
{
    {10, "sky"},
    {20, "jody"},
    {30, "vic"},
    {40, "dan"},
};
#define ARR_STU_SIZE ( (sizeof(arr_stu)) / (sizeof(arr_stu[0])) )

static void print_stu(stu *p) 
{
    if (!p)
        return ;

    printf("id=%d, name=%s
", p->id, p->name);
}

void main()
{
    stu *pval=NULL;

    // 创建“队列”
    create_dlink_queue();

    // 将10, 20, 30 依次推入队列中
    int i=0;
    for (i=0; i<ARR_STU_SIZE-1; i++)
    {
        add(&arr_stu[i]);
    }

    // 将“队列开头的元素”赋值给tmp，并删除“该元素”
    pval = (stu*)pop();
    print_stu(pval) ;

    // 只将“队列开头的元素”赋值给tmp，不删除该元素.
    pval = front();
    print_stu(pval) ;

    add(&arr_stu[ARR_STU_SIZE-1]);

    printf("is_empty()=%d
", is_empty());
    printf("size()=%d
", size());
    // 打印队列中的所有元素
    while (!is_empty())
    {
        pval = pop();
        print_stu(pval) ;
    }

    // 销毁队列
    destroy_dlink_queue();
}

运行结果：

id=10, name=sky
id=20, name=jody
is_empty()=0
size()=3
id=20, name=jody
id=30, name=vic
id=40, name=dan

结果说明：该示例中的队列是通过双向链表实现的，并且能存储任意类型的数据。

 

队列的C++实现

C++的STL中本身就包含了list类，基本上该list类就能满足我们的需求，所以很少需要我们自己来实现。本部分介绍2种C++实现。
1. C++实现一：数组实现的队列，能存储任意类型的数据。
2. C++实现二：C++的 STL 中自带的"队列"(list)的示例。

1. C++实现一：数组实现的队列，能存储任意类型的数据

实现代码
队列的实现文件(ArrayQueue.h)

#ifndef ARRAY_QUEUE_HXX
#define ARRAY_QUEUE_HXX

#include <iostream>
using namespace std;

template<class T> class ArrayQueue{
    public:
        ArrayQueue();
        ~ArrayQueue();

        void add(T t);
        T front();
        T pop();
        int size();
        int is_empty();

    private:
        T *arr;
        int count;
};

// 创建“队列”，默认大小是12
template<class T>
ArrayQueue<T>::ArrayQueue() 
{
    arr = new T[12];
    if (!arr) 
    {
        cout<<"arr malloc error!"<<endl;
    }
}

// 销毁“队列”
template<class T>
ArrayQueue<T>::~ArrayQueue() 
{
    if (arr) 
    {
        delete[] arr;
        arr = NULL;
    }
}

// 将val添加到队列的末尾
template<class T>
void ArrayQueue<T>::add(T t) 
{
    arr[count++] = t;
}


// 返回“队列开头元素”
template<class T>
T ArrayQueue<T>::front() 
{
    return arr[0];
}

// 返回并删除“队列末尾的元素”
template<class T>
T ArrayQueue<T>::pop() 
{
    int i = 0;;
    T ret = arr[0];

    count--;
    while (i++<count)
        arr[i-1] = arr[i];

    return ret;
}

// 返回“队列”的大小
template<class T>
int ArrayQueue<T>::size() 
{
    return count;
}

// 返回“队列”是否为空
template<class T>
int ArrayQueue<T>::is_empty()
{
    return count==0;
}


#endif

队列的测试程序(Main.cpp)

#include <iostream>
#include "ArrayQueue.h"
using namespace std;

/**
 * C++ : 数组实现“队列”，能存储任意数据。
 *
 * @author skywang
 * @date 2013/11/07
 */
int main() 
{
    int tmp=0;
    ArrayQueue<int> *astack = new ArrayQueue<int>();

    // 将10, 20, 30 依次推入队列中
    astack->add(10);
    astack->add(20);
    astack->add(30);

    // 将“队列开头元素”赋值给tmp，并删除“该元素”
    tmp = astack->pop();
    cout<<"tmp="<<tmp<<endl;

    // 只将“队列开头的元素”赋值给tmp，不删除该元素.
    tmp = astack->front();
    cout<<"tmp="<<tmp<<endl;

    astack->add(40);

    cout<<"is_empty()="<<astack->is_empty()<<endl;
    cout<<"size()="<<astack->size()<<endl;
    while (!astack->is_empty())
    {
        tmp = astack->pop();
        cout<<tmp<<endl;
    }

    return 0;
}

运行结果：

tmp=10
tmp=20
is_empty()=0
size()=3
20
30
40

结果说明：关于"队列的声明和实现都在头文件中"的原因，是因为队列的实现利用了C++模板，而"C++编译器不能支持对模板的分离式编译"。

2. C++实现二：C++的 STL 中自带的"队列"(list)的示例

实现代码(StlQueue.cpp)

#include <iostream>
#include <queue>
using namespace std;

/**
 * C++ : STL中的队列(queue)的演示程序。
 *
 * @author skywang
 * @date 2013/11/07
 */
int main ()
{
    int tmp=0;
    queue<int> iqueue;

    // 将10, 20, 30 依次加入队列的末尾
    iqueue.push(10);
    iqueue.push(20);
    iqueue.push(30);

    // 删除队列开头的元素
    iqueue.pop();

    // 将“队列开头的元素”赋值给tmp，不删除该元素.
    tmp = iqueue.front();
    cout<<"tmp="<<tmp<<endl;

    // 将40加入到队列的末尾
    iqueue.push(40);

    cout << "empty()=" << iqueue.empty() <<endl;
    cout << "size()=" << iqueue.size() <<endl;
    while (!iqueue.empty()) 
    {
        tmp = iqueue.front();
        cout<<tmp<<endl;
        iqueue.pop();  
    }

    return 0;
}

运行结果：

tmp=20
empty()=0
size()=3
20
30
40

队列的Java实现

和C++一样，JDK包Queue中的也提供了"队列"的实现。JDK中的Queue接口就是"队列"，它的实现类也都是队列，用的最多的是LinkedList。本部分介绍给出2种Java实现
1. Java实现一：数组实现的队列，能存储任意类型的数据。
2. Java实现二：Java的 Collection集合 中自带的"队列"(LinkedList)的示例。

1. Java实现一：数组实现的队列，能存储任意类型的数据

实现代码(ArrayQueue.java)

/**
 * Java : 数组实现“队列”，只能存储int数据。
 *
 * @author skywang
 * @date 2013/11/07
 */
public class ArrayQueue {

    private int[] mArray;
    private int mCount;

    public ArrayQueue(int sz) {
        mArray = new int[sz];
        mCount = 0;
    }

    // 将val添加到队列的末尾
    public void add(int val) {
        mArray[mCount++] = val;
    }

    // 返回“队列开头元素”
    public int front() {
        return mArray[0];
    }

    // 返回“栈顶元素值”，并删除“栈顶元素”
    public int pop() {
        int ret = mArray[0];
        mCount--;
        for (int i=1; i<=mCount; i++)
            mArray[i-1] = mArray[i];
        return ret;
    }

    // 返回“栈”的大小
    public int size() {
        return mCount;
    }

    // 返回“栈”是否为空
    public boolean isEmpty() {
        return size()==0;
    }

    public static void main(String[] args) {
        int tmp=0;
        ArrayQueue astack = new ArrayQueue(12);

        // 将10, 20, 30 依次推入栈中
        astack.add(10);
        astack.add(20);
        astack.add(30);

        // 将“栈顶元素”赋值给tmp，并删除“栈顶元素”
        tmp = astack.pop();
        System.out.printf("tmp=%d
", tmp);

        // 只将“栈顶”赋值给tmp，不删除该元素.
        tmp = astack.front();
        System.out.printf("tmp=%d
", tmp);

        astack.add(40);

        System.out.printf("isEmpty()=%b
", astack.isEmpty());
        System.out.printf("size()=%d
", astack.size());
        while (!astack.isEmpty()) {
            System.out.printf("size()=%d
", astack.pop());
        }
    }
}

运行结果：

tmp=10
tmp=20
isEmpty()=false
size()=3
size()=20
size()=30
size()=40

结果说明：ArrayQueue是通过数组实现的队列，而且ArrayQueue中使用到了泛型，因此它支持任意类型的数据。

 

2. Java实现二：Java的 Collection集合 中自带的"队列"(LinkedList)的示例

实现代码(QueueTest.java)

import java.util.Stack;

/**
 * 用“栈”实现队列
 *
 * @author skywang
 */
public class StackList<T> {

    // 向队列添加数据时：(01) 将“已有的全部数据”都移到mIn中。 (02) 将“新添加的数据”添加到mIn中。
    private Stack<T> mIn  = null;
    // 从队列获取元素时：(01) 将“已有的全部数据”都移到mOut中。(02) 返回并删除mOut栈顶元素。
    private Stack<T> mOut = null;
    // 统计计数
    private int mCount = 0;

    public StackList() {
        mIn = new Stack<T>();
        mOut = new Stack<T>();
        mCount = 0;
    }

    private void add(T t) {
        // 将“已有的全部数据”都移到mIn中
        while (!mOut.empty())
            mIn.push(mOut.pop());

        // 将“新添加的数据”添加到mIn中
        mIn.push(t);
        // 统计数+1
        mCount++;
    }

    private T get() {
        // 将“已有的全部数据”都移到mOut中
        while (!mIn.empty())
            mOut.push(mIn.pop());
        // 统计数-1
        mCount--;

        // 返回并删除mOut栈顶元素
        return mOut.pop();
    }

    private int size() {
        return mCount;
    }
    private boolean isEmpty() {
        return mCount==0;
    }

    public static void main(String[] args) {
        StackList slist = new StackList();

        // 将10, 20, 30 依次推入栈中
        slist.add(10);
        slist.add(20);
        slist.add(30);

        System.out.printf("isEmpty()=%b
", slist.isEmpty());
        System.out.printf("size()=%d
", slist.size());
        while(!slist.isEmpty()) {
            System.out.printf("%d
", slist.get());
        }
    }
}

运行结果：

tmp=10
tmp=20
isEmpty()=false
size()=3
tmp=20
tmp=30
tmp=40