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  • [数据结构]队列之顺序队列的类模板实现

    队列是一种限定存取位置的线性表。同意插入的一端叫做队尾(rear),同意删除的一端叫做队首(front)。

    队列具有FIFO的性质

    队列的存储表示也有两种方式:基于数组的,基于列表的。基于数组的叫做顺序队列。基于列表的叫做链式队列。


    一下是基于动态数组的顺序队列的模板类的实现。


    顺序队列的抽象基类例如以下所看到的:仅仅提供了接口和显式的默认构造函数和析构函数,在派生类中调用。

    #ifndef QUEUE
    #define QUEUE
    //队列的抽象基类
    
    template<class T>
    class Queue
    {
    public:
        Queue(){}
        ~Queue(){}
        virtual bool EnQueue(const T& x)=0;
        virtual bool DeQueue(T& x)=0;
        virtual bool getFront(T& x)const=0;
        virtual bool IsEmpty()const=0;
        virtual bool IsFull()const=0;
        virtual int getSize()const=0;
    };
    
    #endif


    顺序队列的详细实现例如以下:(覆盖全部纯虚函数的接口。并提供自己的接口和数据成员)


    /////////////////////////
    #include"Stack.h"
    #include <iostream>
    //#include <cstdlib>
    #include <cassert>
    using namespace std;
    
    template<class T>
    class SeqQueue:public Queue<T>
    {
    public:
        SeqQueue(int sz=10):front(0),rear(0),maxSize(sz),elements(new T[sz]){assert(elements!=NULL);}
        ~SeqQueue(){delete []elements;}
        SeqQueue(const SeqQueue<T>& rhs);
        SeqQueue<T>& operator=(const SeqQueue<T>& rhs);
    
        bool EnQueue(const T& x);
        bool DeQueue(T& x);
        bool getFront(T& x)const;
        bool IsEmpty()const{return (rear==front)?true:false;}   //推断空
        bool IsFull()const{return ((rear+1)%maxSize==front)?true:false;}    //推断满
        int getSize()const{return (rear-front+maxSize)%maxSize;}    //检測大小。+maxSize表示非负
    
    
        void makeEmpty(){front=rear=0;}
        friend ostream& operator<< <T>(ostream& os,const SeqQueue<T>& rhs);//注意<T>
    
    protected:
        int front,rear;
        T* elements;
        int maxSize;
    };
    
    template<class T>
    bool SeqQueue<T>::EnQueue(const T& x)
    {
        if(IsFull())
            return false;
        elements[rear]=x;
        rear=(rear+1)%maxSize;//注意不是++rear
        return true;
    }
    
    template<class T>
    bool SeqQueue<T>::DeQueue(T& x)
    {
        if(IsEmpty())
            return false;
        x=elements[front];
        front=(front+1)%maxSize;
        return true;
    }
    
    template<class T>
    bool SeqQueue<T>::getFront(T& x)const
    {
        if(IsEmpty())
            return false;
        x=elements[front];
        return true;
    }
    
    
    
    template<class T>
    ostream& operator<<(ostream& os,const SeqQueue<T>& rhs)
    {
        os<<"front="<<rhs.front<<" "<<"rear="<<rhs.rear<<endl;
        os<<"elements: ";
        for(int i=0;i<rhs.getSize();++i){
            os<<rhs.elements[(rhs.front+i)%rhs.maxSize]<<" ";   //注意遍历方法
        }
        os<<endl;
        return os;
    }
    
    
    template<class T>
    SeqQueue<T>::SeqQueue(const SeqQueue<T>& rhs)
    {
        front=rhs.front;
        rear=rhs.rear;
        maxSize=rhs.maxSize;
    
        T* dest=new T[maxSize];
        T* src=rhs.elements;
        elements=dest;
    
        for(int i=0;i<rhs.getSize();++i){
            dest[(front+i)%maxSize]=src[(front+i)%maxSize];
        }
    }
    
    
    template<class T>
    SeqQueue<T>& SeqQueue<T>::operator=(const SeqQueue<T>& rhs)
    {
        delete[] elements;
        makeEmpty();
    
        front=rhs.front;
        rear=rhs.rear;
        maxSize=rhs.maxSize;
    
        T* dest=new T[maxSize];
        T* src=rhs.elements;
        elements=dest;
    
        for(int i=0;i<rhs.getSize();++i){
            dest[(front+i)%maxSize]=src[(front+i)%maxSize];
        }
    
        return *this;
    }
    

    測试代码例如以下:


    int main(int argc, char* argv[])
    {
        SeqQueue<int> s(5);
        int a=1,b=2,c=3,d=4,e=0;
        s.EnQueue(a);
        s.EnQueue(b);
        s.EnQueue(c);
        s.EnQueue(d);
        cout<<s;
        s.DeQueue(e);
        s.DeQueue(e);
        cout<<s;
    
        cout<<"getSize(): "<<s.getSize()<<endl;
    
        cout<<boolalpha;
        cout<<"IsEmpty(): "<<s.IsEmpty()<<endl;
        cout<<"IsFull(): "<<s.IsFull()<<endl;
        cout<<noboolalpha;
    
        s.getFront(e);
        cout<<"getFront(): "<<e<<endl;
    
        SeqQueue<int> s1(s),s2;
        cout<<s1;
        s2=s;
        cout<<s2;
    
    
    
        system("pause");
        return 0;
    }


    測试结果例如以下:


    front=0 rear=4
    elements: 1 2 3 4
    front=2 rear=4
    elements: 3 4
    getSize(): 2
    IsEmpty(): false
    IsFull(): false
    getFront(): 3
    front=2 rear=4
    elements: 3 4
    front=2 rear=4
    elements: 3 4
    请按随意键继续. . .


    注意事项:

    1.该实现是正对动态数组存储的循环队列,在逻辑上构成了一个环。

    2.rear指向实际队尾位置的下一个位置,front指向的是真正的对头元素所在的位置。

    3.初始化时rear=front=0

    4.推断空对:front=rear

    5.推断满:(rear+1)%maxSize=front。

    让rear指向front的前一个位置就觉得队列已满,所以最多仅仅能存储maxSize-1个元素。这是为了和队列空的推断相差别。

    6.对头指正进1:front=(front+1)%maxSize

    7.队尾指针进1:rear=(rear+1)% maxSize








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