概述
队列（queue）是一种只允许在一端进行插入操作，而在另一端进行删除操作的线性表。
队列是一种先进先出（First In First Out）的线性表，简称FIFO。
允许插入的一端称为队尾，允许删除的一端称为队头。
因为已经限制了插入和删除的位置，所以对于队列，插入和删除时只需要考虑满和空两种状态。
线性表存储结构分为顺序存储和链式存储，这里只讨论静态分配的顺序存储结构。
约定
为了方便起见，我们约定：
1、初始化建队列时，令队头指针m_nFront和队尾指针m_nRear等于0，即m_nFront = m_nRear = 0;
2、m_nFront指向队头元素的位置，m_nRear指向队尾元素的下一位。
关键点
1、顺序队列的假上溢现象
顺序队列的操作分别在队头和队尾两端进行。在出队时，队头m_nFront和队尾m_nRear的值都是只增加（向队列长度m_nCount）靠近；如果仅通过m_nRear == m_nCount来判断顺序队列是否满队，此时可能存在m_nRear已经指向m_nCount，同时m_nFront > 0（已有元素出队），顺序队列中实际的元素个数远小于m_nCount而不能做入队操作的情况，导致元素出队后的空闲存储空间永远无法重用，造成假上溢。如下图：
解决方法：
为克服假上溢，可将顺序队列想象为一个首尾相接的环状空间，称为循环队列。在循环队列中出队入队时，头尾指针仍向前移动进行加1操作，当头尾指针指向m_nCount时，头尾指针加1操作的结果重新指向下界0（加1后对m_nCount做取余数运算）。
2、判断队空和队满
想象成循环队列后，当入队时，m_nRear向前追赶m_nFront，出队时，m_nFront向前追赶m_nRear，故存在队空和队满时都有m_nFront == m_nRear的情况，因此无法通过m_nFront == m_nRear来判断队空还是队满。
解决方法：
牺牲存储空间中的一个存储单元，使队空和队满的判断条件不同即可，具体的：
1）出队时，m_nRear == m_nFront时，表示队空，此时不能出队。
2）入队时，当（m_nRear + 1） % m_nCount == m_nFront时，表示队满，此时不能入队。
代码实现
Queue.h
/******************************************************* * File Name：Queue.h * Description：队列类头文件，自主实现一个队列数据结构 * Version：V1.0 * Author：Mengjia * Date：2018-06-02 * Copyright (C)2018, Mengjia * Others:自主实现一个队列数据结构 #pragma once *******************************************************/ template<class T> class CQueue { private: T * m_pData; //数据指针 int m_nCount; //队列长度 int m_nFront; //当前队列头部 int m_nRear; //当前队列尾部 public: //构造函数 CQueue(int nCount); //析构函数 ~CQueue() { delete[] m_pData; } //入列 void Enqueue(const T& data); //出列 bool Dequeue(T& data); //判断队满 bool isFull() { return (m_nRear + 1) % m_nCount == m_nFront; } //判断队空 bool isEmpty() { return m_nFront == m_nRear; } //遍历输出队列内容 //注意，如果模板参数传入的为非基础数据类型，则无法使用<<进行流的输出 void TraverseQueue(); //清空队列内容 void ClearQueue(); //返回Queue的元素个数，即当前队列长度 int QueueLength() { return (m_nRear - m_nFront + m_nCount) % m_nCount; } }; template<class T> CQueue<T>::CQueue(int nCount) { m_pData = new T[nCount]; m_nCount = nCount; m_nFront = m_nRear = 0; //头尾初始化为0 } template<class T> void CQueue<T>::Enqueue(const T& data) { if (!isFull()) { m_pData[m_nRear] = data; m_nRear = (m_nRear + 1) % m_nCount; //队列尾部前移 } } template<class T> bool CQueue<T>::Dequeue(T& data) { if (isEmpty()) return false; data = m_pData[m_nFront]; m_pData[m_nFront] = 0; //出列后该位置数据清零 m_nFront = (m_nFront + 1) % m_nCount; //队列头部前移 return true; } template<class T> void CQueue<T>::TraverseQueue() { int i = m_nFront; while (i != m_nRear) { cout << m_pData[i] << endl; i = (i + 1) % m_nCount; } } template<class T> void CQueue<T>::ClearQueue() { int i = m_nFront; while (i != m_nRear) { m_pData[i] = 0; i = (i + 1) % m_nCount; } m_nFront = m_nRear = 0; }
main.cpp
/******************************************************* * File Name：main.cpp * Description：用于演示队列数据结构 * Version：V1.0 * Author：Mengjia * Date：2018-06-02 * Copyright (C)2018, Mengjia * Others: * Blog: *******************************************************/ #include "Queue.h" #include <iostream> using namespace std; int main() { CQueue<int> queue(6); int i = 0; while (i < 6) { queue.Enqueue(i++); } int data = 0; queue.Dequeue(data); cout << "The first element of queue: " << data << endl; queue.Dequeue(data); cout << "The second element of queue: " << data << endl; cout << "The Length of queue: " << queue.QueueLength() << endl; queue.Enqueue(5); queue.Enqueue(6); cout << "The Length of queue: " << queue.QueueLength() << endl; cout << "Output all elements of queue: " << endl; queue.TraverseQueue(); queue.ClearQueue(); cout << "The Length of queue: " << queue.QueueLength() << endl; system("pause"); return 0; }
输出结果：
