答案:使用链表实现队列需定义节点结构和维护头尾指针,通过push在尾部插入、pop在头部删除并更新指针,确保O(1)时间复杂度,注意处理空队列和单节点边界情况,辅以front、empty、size等方法及析构函数释放资源。

在C++中使用链表实现队列,核心是利用链表的动态特性来模拟队列的先进先出(FIFO)行为。相比数组实现,链表能更高效地管理内存,避免空间浪费。
队列的基本操作需求
一个完整的队列需要支持以下基本操作:
- push(data):从队尾插入元素
- pop():从队头移除元素
- front():查看队头元素
- empty():判断队列是否为空
- size():返回当前元素个数(可选)
这些操作都应保持O(1)时间复杂度,链表结构天然适合这种单向访问模式。
定义链表节点与队列结构
首先定义链表节点结构,包含数据和指向下一个节点的指针。然后在队列类中维护头尾两个指针,便于快速访问两端。
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struct Node {
int data;
Node* next;
Node(int val) : data(val), next(nullptr) {}
};
class Queue {
private:
Node frontNode;
Node rearNode;
int count;
public:
Queue() : frontNode(nullptr), rearNode(nullptr), count(0) {}
~Queue();
};
frontNode指向队头,rearNode指向队尾,count记录元素数量。构造函数初始化为空状态。
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实现入队与出队操作
入队操作在尾部添加新节点,出队则删除头部节点并更新指针。
void push(int val) {
Node* newNode = new Node(val);
if (rearNode == nullptr) {
frontNode = rearNode = newNode;
} else {
rearNode->next = newNode;
rearNode = newNode;
}
count++;
}
void pop() {
if (empty()) return;
Node* temp = frontNode;
frontNode = frontNode->next;
delete temp;
count--;
if (frontNode == nullptr) {
rearNode = nullptr;
}
}
注意pop中要处理只剩一个节点的情况,删除后需将rearNode也置空,防止野指针。
辅助方法与析构函数
提供安全访问接口,并确保资源正确释放。
int front() const {
if (empty()) throw std::runtime_error("Queue is empty");
return frontNode->data;
}
bool empty() const {
return frontNode == nullptr;
}
int size() const {
return count;
}
~Queue() {
while (!empty()) {
pop();
}
}
front()加了异常检查,避免访问空队列。析构函数遍历清理所有节点,防止内存泄漏。
基本上就这些。只要维护好头尾指针,链表实现队列很直观。关键点是记得更新rearNode和处理边界情况,比如清空后的指针归位。不复杂但容易忽略细节。










