当前位置：首页 > news >正文

【C++ STL】容器详解：queue 学习

news 2025/7/7 10:06:32

在 C++ STL（标准模板库）中，queue 是一个 FIFO（先进先出） 的顺序容器，适用于 排队处理 场景，如任务调度、数据缓冲等。它基于 双端队列（deque） 实现，提供了高效的插入和删除操作。

1. `queue` 的基本特点

先进先出（FIFO）：新元素入队（push），旧元素先出队（pop）。
底层实现：通常基于 双端队列（deque）。
受限的访问：queue只允许在队尾插入元素，在队头移除元素，不支持随机访问。
时间复杂度：入队（push）和出队（pop）操作的时间复杂度均为 O(1)。

2. `queue` 的基本用法

2.1 `queue` 的定义与初始化

以下是一些常见的定义方式：

queue<int> q1; // 定义一个空的queue，存储int类型的元素
queue<int> q2(q1); // 使用另一个queue初始化

#include <iostream>
#include <queue>
using namespace std;

int main() {
    queue<int> q;
    
    // 入队
    q.push(10);
    q.push(20);
    q.push(30);
    
    // 访问队头元素
    cout << "队头: " << q.front() << endl;
    
    return 0;
}

输出：

队头: 10

2.2 入队与出队(插入和删除）

可以使用push方法向queue中插入元素。新元素会被添加到队尾。

可以使用pop方法从queue中移除队头元素。注意，pop方法不会返回被移除的元素。

queue<int> q;
q.push(10); //入队10
q.push(20); //入队20
q.push(30); //入队30
q.pop(); // 移除队头元素10

2.3 访问队头和队尾元素

可以使用front方法访问队头元素，使用back方法访问队尾元素。

cout << "队头: " << q.front() << endl;
cout << "队尾: " << q.back() << endl;

queue<int> q;
q.push(10);
q.push(20);
q.push(30);
cout << "Front element: " << q.front() << endl; // 输出: 10
cout << "Back element: " << q.back() << endl; // 输出: 30

2.4 检查队列是否为空

if (q.empty()) {
    cout << "队列为空" << endl;
}

2.5 获取队列大小

cout << "队列大小: " << q.size() << endl;

3. `queue` 的应用场景

任务调度：操作系统中的 任务队列，按顺序处理任务。queue遵循先进先出的原则，最先插入的元素最先被移除。这使得queue非常适合用于任务调度、消息队列等场景。
```
queue<int> q;
q.push(10);
q.push(20);
q.push(30);
while (!q.empty()) {
    cout << q.front() << " ";
    q.pop();
}
// 输出: 10 20 30
```
受限的访问：queue只允许在队尾插入元素，在队头移除元素，不支持随机访问。如果需要随机访问，可以考虑使用deque或vector。
queue是一个容器适配器，它基于其他容器（如deque或list）实现。默认情况下，queue基于deque实现，但也可以指定其他容器。
```
queue<int, list<int>> q; // 基于list实现的queue
```
数据缓冲：消息队列、IO 任务处理。
广度优先搜索（BFS）：遍历树或图的常用工具。

4. `queue` 与 `priority_queue`、`deque` 的区别

特性	`queue`	`priority_queue`	`deque`
底层结构	双端队列（deque）	堆（heap）	双端队列（deque）
元素顺序	先进先出（FIFO）	按优先级出队	两端均可操作
插入/删除复杂度	`O(1)`	`O(log n)`	`O(1)`
适用场景	普通队列	任务调度、优先级处理	需要两端操作的场景