自己动手实现Queue

前言：

　　看到许多面经说，有时候面试官要你自己当场用模板写出自己的vector容器。于是，我也琢磨着怎么自己动手写一个，可是本人才刚刚学C++模板编程不久，会的不多。不过，我恰好在C++ 　Primer上看到作者实现了自己的Queue，如果Queue自己实现了，相信Vector也不难了吧？当然这个Queue没有标准库queue的全部功能，只是有它的一部分。我想把书上的Queue敲下来，让自己练练手。

　　首先我们来画一下Queue的结构，这样有利于我们理解Queue的构造，使编程思路更加清晰。

　　

Queue类的定义:

　//放到Queue.h文件中

//Queue的完整定义

//先申明Queue类，因为QueueItem类要用到
#ifndef _QUEUE_HEAD_
#define _QUEUE_HEAD_
template <class type> class Queue;

template <class Type>
std::ostream& operator<< (std::ostream&, const Queue<Type>&);

template <class Type>
class QueueItem{
    //让Queue类成为友元函数，这样Queue里面就可以直接访问QueueItem的私有变量
    friend class Queue<Type>;
    //将重载后的 << 函数设置为QueueItem的友元函数，以便访问QueueItem的私有变量
    friend std::ostream& 
    operator<< <Type> (std::ostream&, const Queue<Type>&);
//private 成员变量
    //复制构造函数
    QueueItem(const Type &t):item(t),next(0) {};
    //真正保存数据的成员变量
    Type item;
    //指向下一个节点的指针
    QueueItem *next;
};    //QueueItem类

//下面定义Queue类

template <class Type> class Queue {
    friend std::ostream&
    operator << <Type> (std::ostream&, const Queue<Type>&);
public:
    //默认构造函数
    Queue():head(0),tail(0){}
    //根据迭代器范围进行构造的构造函数
    template <class It>
    Queue(It beg, It end):head(0),tail(0){copy_elems(beg,end);}
    //复制构造函数
    Queue(const Queue& Q):head(0),tail(0){copy_elem(Q);}
    //析构函数
    ~Queue(){destory();}
    //赋值函数
    Queue& operator = (const Queue&);
    //根据迭代器赋值的赋值函数
    template <class Iter> void assign(Iter,Iter);
    //返队首元素
    Type& front();
    //根据const重载front函数，以供const对象调用
    const Type& front() const;
    //向队尾添加元素
    void push(const Type&);
    //删除队首元素
    void pop();
    //判断队列是否为空，如果是空返回1，否则返回1
    bool empty () const {return head == 0;}
private:
    //指向队首元素的指针
    QueueItem<Type> *head;
    //指向队尾元素的指针
    QueueItem<Type> *tail;
    //删除队列中所有元素的函数    
    void destory();
    //复制队列元素的函数
    void copy_elems(const Queue&);
    //根据迭代器范围复制队列元素的函数，模板形式
    template <class Iter> void copy_elems(Iter,Iter);
}; 
#include "Queue.cc"    //实现
#endif

Queue类的实现:

　　//放到Queue.cc文件中

//实现 << 的重载的实现
template<class Type> std::ostream& 
operator << (std::ostream &os,const Queue<Type>&q)
{
    os << "<";
    QueueItem<Type> *p = q.head;    //指向链表的头节点
    for(;p;p = p->next)
    {
        os << p->item << " ";
    }
    os << ">";
    return os;
}

//Queue的赋值函数
template <class Type> //模板标志
Queue<Type>&          //返回类型
Queue<Type>::operator=//作用域
(const Queue&org)      //参数列表
{                      //函数体
    if(this ==  &org) //防止自己赋值给自己
        return *this;
    destory();          //先释放掉自己原来占有的内存资源
    copy_elems(org);  //复制元素
}

//成员函数模板
template<class Type>    //第一个模板是类模板
template<class Iter>    //第二个模板是成员函数模板
void 
Queue<Type>::assign(Iter beg, Iter end)
{
    destory();
    copy_elems(beg,end);
}

//front函数
template<class Type>
Type& Queue<Type>::front()
{
    return head->item;
}

//const对象调用的const front函数
template<class Type>
const Type& Queue<Type>::front() const
{
    return head->item;
}

//向队尾添加元素
template <class Type>
void Queue<Type>::push(const Type& val)
{
    QueueItem<Type> *p = new QueueItem<Type>(val);
    if(p)
    {
        if(empty())
        {
            head = tail = p;
        }
        else
        {
            tail->next = p;
            tail = p;
        }
    }
    
}

//从队首删除元素
template<class Type>
void Queue<Type>::pop()
{
    QueueItem<Type> *p = head;
    head = head->next;
    delete p;
}

//清空队列
template<class Type>
void Queue<Type>::destory()
{
    while(!empty())
    {
        pop();
    }
}

//根据队列复制元素
template<class Type>
void Queue<Type>::copy_elems(const Queue &org)
{
    for(QueueItem<Type> *pt = org.head; pt; pt->next)
        push(pt->item);    //复制
}

//根据迭代器范围
template<class Type>
template<class Iter>
void Queue<Type>::copy_elems(Iter beg,Iter end)
{
    while(beg != end)
    {
        push(*beg);
        ++beg;
    }
}

测试Queue功能：

#include <iostream>
#include <vector>
#include "Queue.h"

using namespace std;

int main()
{
    Queue<int> qi;
    int i = 3;
    //
    //
    short a[4] = {0,3,6,9};
    vector<int> vi(a,a + 3);
    Queue<int> qi2(a,a+4);
    qi.push(i);
    qi.push(4);
    qi.push(2);
    cout << qi << endl;
    cout << qi2 << endl;
    qi2.assign(vi.begin(),vi.end());
    cout << qi2 << endl;
    qi.pop();
    cout << qi << endl;
    //cout << qi.front() << endl;
    //cout << "No Error!" << endl;
    return 0;
}