c++怎么实现一个队列queue_c++队列容器使用与实现方法-C++-PHP中文网

c++怎么实现一个队列queue_c++队列容器使用与实现方法

裘德小鎮的故事

发布： 2025-10-27 21:23:01

原创

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C++中队列遵循FIFO原则，标准库std::queue基于deque实现，提供push、pop、front等接口；也可用循环数组或链表自定义实现，前者适合固定大小高性能场景，后者支持动态扩容，推荐学习时理解原理，实际开发优先使用std::queue。

c++怎么实现一个队列queue_c++队列容器使用与实现方法

在C++中，队列（queue）是一种先进先出（FIFO）的数据结构。标准库提供了std::queue容器适配器，也可以手动实现一个队列。下面分别介绍C++中队列的使用方法和自定义实现方式。

std::queue 的使用方法

std::queue 是定义在 <queue></queue> 头文件中的容器适配器，默认基于 std::deque 实现，也可指定其他底层容器如 std::list。

常用操作接口：

push(element)：在队尾插入元素
pop()：删除队头元素（不返回值）
front()：获取队头元素的引用
back()：获取队尾元素的引用
empty()：判断队列是否为空
size()：返回队列中元素个数

示例代码：

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#include <iostream>
#include <queue>
<p>int main() {
std::queue<int> q;</p><pre class="brush:php;toolbar:false;">q.push(10);
q.push(20);
q.push(30);

while (!q.empty()) {
    std::cout << "Front: " << q.front() << "\n";
    q.pop();
}

return 0;

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}

自定义队列的实现（数组方式）

可以用循环数组实现一个简单的固定大小队列，适合理解队列原理。

基本思路：

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使用数组存储数据
维护 front 和 rear 指针
通过取模实现循环利用空间

代码实现：

#include <iostream>
#define MAX_SIZE 100
<p>class Queue {
private:
int data[MAX_SIZE];
int front, rear;
int count;</p><p>public:
Queue() : front(0), rear(0), count(0) {}</p><pre class="brush:php;toolbar:false;">bool empty() const {
    return count == 0;
}

bool full() const {
    return count == MAX_SIZE;
}

void push(int value) {
    if (full()) {
        std::cerr << "Queue is full!\n";
        return;
    }
    data[rear] = value;
    rear = (rear + 1) % MAX_SIZE;
    count++;
}

void pop() {
    if (empty()) {
        std::cerr << "Queue is empty!\n";
        return;
    }
    front = (front + 1) % MAX_SIZE;
    count--;
}

int& frontElement() {
    if (empty()) {
        throw std::runtime_error("Queue is empty!");
    }
    return data[front];
}

int size() const {
    return count;
}

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};

链表实现动态队列

使用链表可以实现无限扩容的队列（受限于内存），更灵活。

实现要点：

定义节点结构体
维护头尾指针
入队在尾部，出队在头部

代码示例：

#include <iostream>
#include <stdexcept>
<p>struct Node {
int data;
Node* next;
Node(int val) : data(val), next(nullptr) {}
};</p><p>class LinkedQueue {
private:
Node<em> front;
Node</em> rear;</p><p>public:
LinkedQueue() : front(nullptr), rear(nullptr) {}</p><pre class="brush:php;toolbar:false;">~LinkedQueue() {
    while (front) {
        Node* temp = front;
        front = front->next;
        delete temp;
    }
}

void push(int value) {
    Node* newNode = new Node(value);
    if (!rear) {
        front = rear = newNode;
    } else {
        rear->next = newNode;
        rear = newNode;
    }
}

void pop() {
    if (!front) {
        std::cerr << "Queue is empty!\n";
        return;
    }
    Node* temp = front;
    front = front->next;
    if (!front) rear = nullptr;
    delete temp;
}

int& frontElement() {
    if (!front) {
        throw std::runtime_error("Queue is empty!");
    }
    return front->data;
}

bool empty() const {
    return front == nullptr;
}

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};