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1、队列的原理和作用

1、1 队列的原理

        队列的原理其实就像一个管道，如果我们不断的往管道里塞乒乓球，每个乒乓球在管道里就会排列一条队列，先进去的乒乓球会先出来，这个就是队列先进先出的规则

        球从左边进去的动作叫入列，然后进去的球在管道里排成一个队列，这个叫队列缓存，说白了就类似于一个数组，那么存了五个球就相当于是buff[5]；这样的意思，从最右边出来的球也是进去最早的球，这个动作也叫出列，所以遵循了先进先出的规则

1、2 队列的作用

        队列最主要的作用就是用来缓存数据，比方说串口接收数据，我们一般定义一个数组来存储数据，但是假如串口数据频率很快，可能这个数组里存储的数据还没处理完，下一组数据又过来了，那么这时候数组里的数据就会被新数据覆盖，导致老数据丢失，像这样就可以通过队列的方式来处理，每收到一个字节的数据都先入列，然后在应用程序同步解析处理，根据先进先出的规则那么老的数据就不会被新的数据覆盖了

        基于这样的缓存数据的技术，可以灵活应用在各种场景，例如说大数据处理，操作系统的消息传递等等

2、队列程序的设计思路

        其实实现队列的方法有很多种，但是工作原理都是一样的，我们要编写代码，首先要很清楚队列的工作原理，那么我们这里总结队列的三个核心关键点：

1、队列缓存

2、入列

3、出列

        一个队列是不是基本需要这三个必要的操作，那么队列缓存很好理解，就是定义一个数组，数组大小就是队列缓存的大小，入列就是把一个或若干数据按照顺序存到队列缓存数组里，同样出列就是把数据从队列缓存里按顺序取出来，那么原理我们懂了，接下来思考一个问题，入列和出列怎么用程序实现

2、1 入列操作

        根据我们前面的理论，入列其实就是把数据存进数组的操作，我们平时存数组一般都是buff[0]=i；这种操作，那么入列其实也没那么简单，因为要考虑队列里当前存在多少个数据的情况，如果有数据，那么我们就不能从[0]这个下标开始入列，所以我们在入列时要考虑两个问题

1、队列缓存可以存储的数组下标位置，我们这个一般称为队尾

2、队列是否已满，如果队列缓存满了又有新的数据入列，该怎么处理？这里我们一般处理方式是按照时间顺序，把最早入列的数据丢弃，以新的数据替换

        那么第二个问题我们先暂时不管，我们来看第一个问题，我们前面的课程学过数组与指针，通过指针的特性，我们在用一个指针变量表示队尾，然后通过这个队尾指针指向队列缓存数组的首地址，当入列一个数据时，我的队尾指针就加1，这样就能知道当前队列缓存的可存储位置地址了

2、2 出列操作

        数据入列以后自然要取出来，那么我们取的时候呢也是有原则的，不能乱取，而是从最早入列那个数据的地址开始取，所以这个出列的数组下标我们称为队头，同样的我们可以使用指针变量来代表队头

        我们看下下面这个图是一个出列的流程，我们这个是满编队的队列，总共有五个数据，那么队头指针指向队列缓存首地址，接着第一个出列的就是数据1，出列后队头指针+1，就指向了数据2的地址，那么数据2出列后，队头指针又+1，以此类推，就能实现先进先出的操作