封装： std::queue 在底层容器的基础上 提供了封装。默认情况下，std::queue 使用 std::deque 作为其底层容器，但也可以配置为使用 std::list 或 其他符合要求的容器
时间复杂度： 入队和出队操作 通常是 常数时间复杂度（O(1)），这意味着 操作的时间不会随着队列大小的增加 而显著增加
空间复杂度： 由于 std::queue 使用底层容器来存储元素，其空间复杂度 取决于 所使用的底层容器
例如，使用 std::deque 时，空间复杂度通常是线性的（O(n)），其中 n 是队列中元素的数量
1、实现
template <typename T, typename Container = std::deque<T>>
class MyQueue {
private:
Container data; // 使用底层容器存储队列的元素
public:
// 将元素添加到队尾
void push(const T& value) {
data.push_back(value);
}
// 移除队头元素
void pop() {
if (!empty()) {
data.pop_front();
} else {
throw std::runtime_error("Queue is empty.");
}
}
// 访问队头元素的引用
T& front() {
if (!empty()) {
return data.front();
} else {
throw std::runtime_error("Queue is empty.");
}
}
// 访问队尾元素的引用
T& back() {
if (!empty()) {
return data.back();
} else {
throw std::runtime_error("Queue is empty.");
}
}
// 检查队列是否为空
bool empty() const {
return data.empty();
}
// 返回队列的大小
size_t size() const {
return data.size();
}
};
2、常见面试题
1、阻塞队列 在队列为空时 会阻塞出队操作，在队列满时 会阻塞入队操作。非阻塞队列 不会阻塞线程；如果 操作不能立即进行，则会失败 或 返回特定值
2、循环队列的实现
循环队列 可以使用 一个固定大小的数组 和 两个指针（头指针和尾指针，前闭后闭）来实现。当尾指针到达数组的末尾时，它会循环回到数组的开始位置。循环队列的优势 在于它可以重复使用空间，减少了 因为扩容而带来的性能开销
所有 + 的地方 要加上 % size
有两个重要条件：
队列为空：当 front == -1
队列已满：当 (rear + 1) % size == front
#include <iostream>
using namespace std;
class CircularQueue {
private:
int *queue; // 动态数组存储队列元素
int front; // 指向队列头部的索引
int rear; // 指向队列尾部的索引
int size; // 队列容量
public:
// 构造函数，初始化队列
CircularQueue(int maxSize) {
size = maxSize;
queue = new int[size];
front = -1;
rear = -1;
}
// 析构函数，释放动态内存
~CircularQueue() {
delete[] queue;
}
// 检查队列是否为空
bool isEmpty() {
return (front == -1);
}
// 检查队列是否已满
bool isFull() {
return ((rear + 1) % size == front);
}
// 向队列中插入元素
void enqueue(int value) {
if (isFull()) {
cout << "队列已满，无法插入元素 " << value << endl;
return;
}
if (isEmpty()) {
front = 0; // 如果队列为空，则插入第一个元素时将 front 指向 0
}
rear = (rear + 1) % size; // 更新 rear 为下一个位置（循环）
queue[rear] = value;
cout << "插入元素: " << value << endl;
}
// 从队列中删除元素
int dequeue() {
if (isEmpty()) {
cout << "队列为空，无法删除元素" << endl;
return -1;
}
int value = queue[front];
if (front == rear) {
// 队列中只有一个元素，删除后队列为空
front = -1;
rear = -1;
} else {
// 更新 front 为下一个位置（循环）
front = (front + 1) % size;
}
cout << "删除元素: " << value << endl;
return value;
}
// 获取队列头部的元素
int peekFront() {
if (isEmpty()) {
cout << "队列为空，无法获取头部元素" << endl;
return -1;
}
return queue[front];
}
// 获取队列尾部的元素
int peekRear() {
if (isEmpty()) {
cout << "队列为空，无法获取尾部元素" << endl;
return -1;
}
return queue[rear];
}
// 显示队列中的元素
void displayQueue() {
if (isEmpty()) {
cout << "队列为空" << endl;
return;
}
cout << "队列元素: ";
int i = front;
while (true) {
cout << queue[i] << " ";
if (i == rear) {
break;
}
i = (i + 1) % size;
}
cout << endl;
}
};
https://kamacoder.com/ 手写简单版本STL，内容在此基础上整理补充