C++之queue容器

queue 是 C++ STL (Standard Template Library) 中的一种容器适配器，用于实现先进先出（FIFO, First In First Out）的数据结构。queue 提供了一组基本的操作来管理队列前端和后端的元素。queue 的底层可以基于不同的容器（如 deque 或 list）实现，默认情况下使用 deque。

主要特点

1. 先进先出：最早插入的元素最先被移除。
2. 基本操作：提供 push、pop、front、back、empty 和 size 等基本操作。
3. 容器适配器：queue 是一个容器适配器，可以基于不同的底层容器实现。

常用操作

定义和初始化

#include <queue>std::queue<int> q; // 创建一个空的 queue 容器
std::queue<int, std::deque<int>> q_deque; // 使用 deque 作为底层容器的 queue（默认）
std::queue<int, std::list<int>> q_list; // 使用 list 作为底层容器的 queue

插入元素

q.push(1); // 将 1 插入队列尾部
q.push(2); // 将 2 插入队列尾部

移除元素

q.pop(); // 移除队列头部的元素

访问队列头部和尾部元素

if (!q.empty()) {std::cout << "Front element: " << q.front() << std::endl; // 访问队列头部元素std::cout << "Back element: " << q.back() << std::endl; // 访问队列尾部元素
} else {std::cout << "Queue is empty." << std::endl;
}

检查队列是否为空

if (q.empty()) {std::cout << "Queue is empty." << std::endl;
} else {std::cout << "Queue is not empty." << std::endl;
}

获取队列的大小

std::cout << "Queue size: " << q.size() << std::endl;

示例代码

以下是一个完整的示例，展示了如何使用 queue：

#include <iostream>
#include <queue>int main() {std::queue<int> q;// 插入元素q.push(1);q.push(2);q.push(3);// 输出队列头部和尾部元素std::cout << "Front element: " << q.front() << std::endl;std::cout << "Back element: " << q.back() << std::endl;// 移除队列头部元素q.pop();// 再次输出队列头部和尾部元素std::cout << "Front element after pop: " << q.front() << std::endl;std::cout << "Back element after pop: " << q.back() << std::endl;// 检查队列是否为空if (q.empty()) {std::cout << "Queue is empty." << std::endl;} else {std::cout << "Queue is not empty." << std::endl;}// 获取队列的大小std::cout << "Queue size: " << q.size() << std::endl;return 0;
}

总结

queue 是一个非常有用的数据结构，适用于需要先进先出操作的场景。常见的应用场景包括任务调度、消息队列、缓冲区管理等。由于 queue 是一个容器适配器，你可以选择不同的底层容器来实现它，以适应不同的性能需求。默认情况下，queue 使用 deque 作为底层容器，因为它在大多数情况下提供了良好的性能。

底层容器的选择

• deque：默认选择，支持高效的前后插入和删除操作。
• list：支持双向迭代器，适用于需要频繁插入和删除操作的场景。

选择合适的底层容器可以优化 queue 的性能，特别是在处理大量数据时。