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海口网站建设方案咨询,专注网站建站,百度趋势搜索,做网站的准备这里只讨论队列的链式实现#xff0c;即链式队列(Linked Queue) 基本概念 链式队列是一种基于链表实现的队列数据结构#xff0c;它使用链表节点来存储数据元素#xff0c;并通过指针连接这些节点来形成队列结构。与顺序队列#xff08;数组实现#xff09;相比#xff0…这里只讨论队列的链式实现即链式队列(Linked Queue)基本概念链式队列是一种基于链表实现的队列数据结构它使用链表节点来存储数据元素并通过指针连接这些节点来形成队列结构。与顺序队列数组实现相比链式队列的主要特点是不需要预先分配固定大小的存储空间可以动态地增长和缩减。结构组成链式队列通常由以下两个部分组成队首指针(front)指向队列的第一个元素即将被移除的元素 队尾指针(rear)指向队列的最后一个元素最新添加的元素每个节点包含数据域存储实际的数据 指针域指向下一个节点的指针优缺点分析优点动态大小不需要预先指定队列大小可以动态增长 无空间浪费不会出现顺序队列中的假溢出问题 内存利用率高只在使用时分配内存缺点每个节点需要额外的指针空间 操作稍慢需要动态内存分配和释放 内存不连续可能导致缓存不友好应用场景链式队列适合以下情况无法预估队列最大长度的场景 内存碎片化严重的环境 需要频繁插入删除且队列大小变化大的场合例如操作系统中的进程调度队列 网络数据包缓冲队列 打印机任务队列时间复杂度分析操作 时间复杂度入队 O(1)出队 O(1)检查空 O(1)变体与扩展双向链式队列可以在两端进行插入和删除操作 优先队列结合优先级的链式队列实现 循环链式队列最后一个节点指向第一个节点形成循环实现注意事项内存管理确保正确释放出队节点的内存 边界条件特别注意空队列和只有一个元素的情况 线程安全在多线程环境中使用时需要添加同步机制LinkedQueue.cpp实现#include iostream #include stdexcept // For std::underflow_error template typename T class Node { public: T value; Node* next; Node(T val) : value(val), next(nullptr) {} }; template typename T class Queue { private: NodeT* front; // 指向队列首部的指针 NodeT* rear; // 指向队列尾部的指针 int count; // 队列中的元素数量 public: Queue() : front(nullptr), rear(nullptr), count(0) {} ~Queue() { clear(); } // 析构函数释放所有节点内存 void push(const T value) { // 在队尾添加元素 NodeT* newNode new NodeT(value); if (rear nullptr) { // 如果队列为空则新节点既是头部也是尾部 front rear newNode; } else { // 如果队列不为空将新节点添加到尾部并更新尾部指针 rear-next newNode; rear newNode; } count; // 增加计数器 } void pop() { // 从队首移除元素如果队列为空则抛出异常 if (empty()) throw std::underflow_error(Queue is empty); // 检查队列是否为空并抛出异常可选 NodeT* temp front; // 保存当前队首节点的指针以便释放内存 front front-next; // 更新队首指针到下一个节点 if (front nullptr) rear nullptr; // 如果队列变为空更新尾部指针为nullptr delete temp; // 释放原队首节点的内存 count--; // 减少计数器 } T front() { // 获取队首元素但不移除引用返回 if (empty()) throw std::underflow_error(Queue is empty); // 检查队列是否为空并抛出异常可选 return front-value; // 返回队首节点的值引用注意不检查是否为nullptr因为已经在pop中做了检查 } bool empty() const { return count 0; } // 检查队列是否为空 int size() const { return count; } // 获取队列的大小元素数量 void clear() { // 清空队列释放所有节点内存可选 while (!empty()) { pop(); } // 清空队列直到为空释放所有节点内存可选 } };main.cpp测试