使用循环数组实现C++队列，定义包含front、rear、capacity和count的Queue类，通过enqueue和dequeue实现入队出队操作，利用取模运算实现循环特性，count区分空满状态，确保FIFO顺序，并在析构函数中释放动态数组内存。
在C++中手动实现一个队列，可以通过数组或链表来完成。下面以循环数组方式实现一个基础但完整的队列结构，支持常见操作：入队（enqueue）、出队（dequeue）、判空、判满、获取队头元素等。
1. 队列的基本原理
队列是一种“先进先出”（FIFO）的数据结构。有两个指针：
- front：指向队列第一个元素的位置
- rear：指向下一个插入位置的索引
使用循环数组可以更高效地利用空间，避免频繁移动数据。
2. 定义队列类
#includeusing namespace std; class Queue { private: int* arr; // 存储数据的数组 int front; // 队头索引 int rear; // 队尾索引 int capacity; // 队列最大容量 int count; // 当前元素个数
public: // 构造函数 Queue(int size = 10) { arr = new int[size]; capacity = size; front = 0; rear = 0; count = 0; }
// 析构函数 ~Queue() { delete[] arr; } // 入队 void enqueue(int value) { if (isFull()) { cout zuojiankuohaophpcnzuojiankuohaophpcn "队列已满，无法入队！\n"; return; } arr[rear] = value; rear = (rear + 1) % capacity; count++; } // 出队 void dequeue() { if (isEmpty()) { cout zuojiankuohaophpcnzuojiankuohaophpcn "队列为空，无法出队！\n"; return; } front = (front + 1) % capacity; count--; } // 获取队头元素 int getFront() { if (isEmpty()) { throw runtime_error("队列为空！"); } return arr[front]; } // 判断是否为空 bool isEmpty() { return count == 0; } // 判断是否已满 bool isFull() { return count == capacity; } // 获取当前元素个数 int size() { return count; }};
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3. 使用示例
下面是一个简单的测试代码，演示如何使用这个队列：
int main() {
Queue q(5); // 创建容量为5的队列
q.enqueue(10);
q.enqueue(20);
q.enqueue(30);
cout zuojiankuohaophpcnzuojiankuohaophpcn "队头元素：" zuojiankuohaophpcnzuojiankuohaophpcn q.getFront() zuojiankuohaophpcnzuojiankuohaophpcn endl; // 输出 10
cout zuojiankuohaophpcnzuojiankuohaophpcn "当前大小：" zuojiankuohaophpcnzuojiankuohaophpcn q.size() zuojiankuohaophpcnzuojiankuohaophpcn endl; // 输出 3
q.dequeue();
cout zuojiankuohaophpcnzuojiankuohaophpcn "出队后队头：" zuojiankuohaophpcnzuojiankuohaophpcn q.getFront() zuojiankuohaophpcnzuojiankuohaophpcn endl; // 输出 20
q.enqueue(40);
q.enqueue(50);
q.enqueue(60); // 触发队满提示
while (!q.isEmpty()) {
cout zuojiankuohaophpcnzuojiankuohaophpcn "出队：" zuojiankuohaophpcnzuojiankuohaophpcn q.getFront() zuojiankuohaophpcnzuojiankuohaophpcn endl;
q.dequeue();
}
return 0;}
4. 关键点说明
-
循环数组：通过
(rear + 1) % capacity实现索引循环，节省空间 - count变量：用来区分空和满状态，避免front == rear时的歧义
- 异常处理：getFront 和 dequeue 操作前应检查是否为空
- 内存管理：动态分配数组，记得在析构函数中释放
基本上就这些。这个实现适合学习理解队列原理。实际开发中也可以使用 STL 的 std::queue，但手写有助于掌握底层机制。
