【跟学C++】C++队列——queue类(Study13)

文章目录

1、队列
2、队列--queue类的使用
- 2.1 实例化queue
- 2.2 queue的成员函数
3、优先级队列--priority_queue类的使用
- 3.1 实例化priority_queue
- 3.1 priority_queued的成员函数
4、总结

============================ 【说明】 ===================================================
大家好，本专栏主要是跟学C++内容，自己学习了这位博主【 AI菌】的【C++21天养成计划】，讲的十分清晰，适合小白，希望给这位博主多点关注、收藏、点赞。
主要针对所学内容，通过自己的理解进行整理，希望大家积极交流、探讨，多给意见。后面也会给大家更新，其他一些知识。若有侵权，联系删除！共同维护网络知识权利！
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1、队列

队列是数据结构与算法中比较重要的一节，它强调一端增加(入队)和另一端删除(出队)元素，是一种先进先出(后进后出)的结构。具体内容可以跳转数据结构–队列部分–>数据结构。
其实，队列并不难理解，队列可以联想到我们平时排队。但是在编程语言中，队列是一种怎样的存在呢？
其实也是类似的，可以将队列视为在排队做核酸的我们，那么先加入这个队列的人就会先进行核酸检测;而后加入的人不能插队，只能从队尾开始排队。

2、队列–queue类的使用

在实际问题中，仅仅了解队列的含义是不够的，我们还需要在实际编程中去使用它。在C++中，已经提供了用于队列操作的queue类。给我们使用队列提供了很大的方便。
STL queue是一个模板类，它只允许在末尾插入元素，并且从开头删除元素。在使用之前，必须包含
头文件:

include <queue>

2.1 实例化queue

在C++中，对queue类的定义如下：

template<class elementType,class Container = deque<Type>
>class queue;

说明：
1. elementType 是queue对象包含元素的类型
2. Container 是std::queue用于存储元素的集合类型，默认是deque，也可将该参数设置为list、vector。

当需要使用queue类进行队列操作时，我们就需要实例化：

#include <iostream>
#include <queue>
#include <list>
using namespace std;int main()
{//1. 实例化一个整型队列nums，用来存放int类型元素queue<int> nums;//2. 实例化一个浮点型队列doubleNumsqueue<double> doubleNums;//3. 创建一个队列，元素类型为double，并使用list存储这些元素queue<double, list<double>> doubleList;//4. 使用一个queue(nums)去实例化另一个queue(numsCopy)queue<int> numsCopy(nums);return 0;
}

2.2 queue的成员函数

我们需要灵活使用队列，仅学会实例化创建queue是不够的，还需要学习queue的成员函数，从而更方便的处理队列问题。我们常见的queue类成员函数有：

函数名	解释
push	在队尾增加一个元素
pop	在队头删除一个元素
front	返回指向队首元素的引用
back	返回指向队尾元素的引用
empty	检查队列是否为空，并返回布尔值
size	返回队列中元素个数

注: queue没有提供begin()和end()函数，所以不能使用迭代器，因此无法将STL算法用于queue。这样设计，也是为了queue类只能进行符合队列行为的操作。

下面通过案例来熟悉一下以上常见的成员函数：

#include <iostream>
#include <queue>
using namespace std;int main(){queue<int> nums; // 实例化一个整型队列nums，用来存放int类型元素cout << "依次将1、5、10、15插入队尾" << endl;nums.push(1);nums.push(5);nums.push(10);nums.push(15);cout << "The queue 【nums】 has " << nums.size() << " numbers." << endl;cout << "The queue 【nums】 first number: " << nums.size() << endl;cout << "The queue 【nums】 last number: " << nums.back() << endl;nums.pop();nums.pop();nums.pop();nums.pop();if (nums.empty())cout << "该队列是空的！" << endl;return 0;
}

3、优先级队列–priority_queue类的使用

priority_queue类与queue类最大的不同之处在于：priority_queue类包含最大值的元素位于队首，且只能在队首执行操作。
priority_queue类和queue类一样也是模板类，使用之前，必须包含头文件：

#include <queue>

3.1 实例化priority_queue

在C++中，对priority_queue类的定义如下：

template<class elementType,class Container=vector<Type>,class Compare=less<typename Container::value_type>
>
>class priority_queue

说明：
1. elementType 指定了优先级队列包含元素的类型；
2. Container 是priority_queue用于存储元素的集合类型，默认是vector，也可将该参数设置为list、deque。
3. Compare 用来指定一个二元谓词，以判断哪个元素位于队首。如果没有指定二元谓词，将默认使用std::less，它使用运算符<比较对象。
二元谓词是:返回bool型，帮助决策的二元函数。二元谓词可用于stl:sort()等排序算法中。

创建一个元素类型为int, 按从小到大顺序存储的队列，且指定存储的容器为deque:

priority_queue <int, deque<int>, greater<int>> nums;

如果想改变存储的顺序，希望从大到小存储;只需将greater改为less:

priority_queue <int, deque<int>, less<int>> nums;

当需要使用priority_queued类进行队列操作时，我们就需要实例化：

#include <iostream>
#include <queue>
using namespace std;
int main()
{//1. 实例化一个整型优先队列nums，用来存放int类型元素priority_queue<int> nums;//2. 实例化一个浮点型优先队列doubleNumspriority_queue<double> doubleNums;//3. 创建一个元素类型为int，按从小到大顺序存储的队列，且指定存储的容器为dequepriority_queue <int, deque<int>, greater<int>> nums;//4. 使用一个优先级队列nums去实例化另一个优先级队列numsCopypriority_queue<int> numsCopy(nums);return 0;
}

3.1 priority_queued的成员函数

我们需要灵活使用队列，仅学会实例化创建priority_queued是不够的，还需要学习priority_queued的成员函数，从而更方便的处理队列问题。我们常见的priority_queued类成员函数有：

函数名	解释
push	在优先级队尾增加一个元素
pop	在优先级队头删除一个元素
empty	检查队列是否为空，并返回布尔值
size	返回优先级队列中元素个数
emplace	在优先级队列中，插入一个新元素
top	返回指向队首第一个元素(最大元素)的引用

注:当使用默认的二元谓词std::less时, top()返回的是最大元素;当指定二元谓词是greater, 即从小到大的顺序存储，则top()返回的值是最小元素。

下面通过案例来熟悉一下以上常见的成员函数：

//队列
int main() {priority_queue<int> nums;cout << "push 1,3,5,7 into queue 【nums】:"<<endl;nums.push(1);nums.push(5);nums.push(-1);nums.push(100);cout << "The queue 【nums】 has " << nums.size() << " numbers." << endl;cout << "The front number is:" << nums.top() << endl;cout << "The back number is:" << nums.top() << endl;for (int i = 0; i < 4; i++){cout << "Pop the number:" << nums.top() << endl;nums.pop();}if (nums.empty()){cout << "The queue 【nums】 is empty!" << endl;}return 0;
}

4、总结

最后，长话短说，大家看完就好好动手实践一下，切记不能三分钟热度、三天打鱼，两天晒网。大家也可以自己尝试写写博客，来记录大家平时学习的进度，可以和网上众多学者一起交流、探讨，我也会及时更新，来督促自己学习进度。一开始提及的博主【AI菌】，个人已关注，并订阅了相关专栏(对我有帮助的)，希望大家觉得不错的可以点赞、关注、收藏。