四、C++实现队列(queue)数据结构

本文使用C++实现队列数据结构，与栈一样，队列(queue)也是线性逻辑的数据结构，队列结构同样支持对象的插入和删除，但是两种操作的对象范围分别被限制于队尾和队头，并且这两种操作又分别被称为入队和出队。

队列结构的特点：先进先出（First in first out，FIFO）

一、队列数据结构的实现

队列数据结构的实现可通过对vector或则list类封装得到，但是考虑到队列内元素的移动，采用list结构更加高效，所以这里使用C++的继承机制，直接从list类继承，并对部分函数进行再封装重命名，得到queue类。(list.h的实现见之前的博客)

queue接口列表
操作	功能	对象
queue()	默认构造函数
~queue()	默认析构函数
size()	返回队列内部成员数量	队列
empty()	判断队列是否为空	队列
enqueue(const T& e)	指定元素入队	队列
dequeue()	出队	队列
front()	反对队头的引用	队列
display()	打印队列内部结构	队列

#pragma once
#include"list.h"

template<typename T>
class queue :public list<T>
{
public:
	//构造函数
	queue(){}
	~queue(){}
	//析构函数
	int size() { return list<T>::size(); }
	bool empty() { if (size()) return false; else return true; }
	void enqueue(const T& e) { insertAsLast(e); }
	T dequeue() { return remove(first()); }
	T& front() { return first()->data; }
	void display() { list<T>::display; }
};

二、队列数据结构的应用

和日常生活中的许多排队例子一样，队列结构凭借着先进先出(FIFO)这一特点，很适合实现公平和高效的资源分配规则。例如windows操作系统的消息机制就是基于队列结构，而且我还知道有其他一些大型服务器框架就是基于队列的。

这里利用队列结构实现银行窗口服务的模拟。设银行有nWin个窗口，顾客按照随机概率到达，且每个客户需要随机的服务时间，然后这些客户选择队列最短的窗口进行排队，每个客户需要的服务时间结束后出队。

#include<iostream>
#include"queue.h"
using namespace std;

struct client
{
	int window;  //所属窗口
	int time;    //所需服务时间
};

int bestWindow(queue<client>* w, int n)   //搜索出队列长度最短的窗口号
{
	int minTime = w[0].size();
	int minWin = 0;
	for (int i = 1; i < n; i++)
	{
		if (minTime > w[i].size())
		{
			minTime = w[i].size();
			minWin = i;
		}
	}
	return minWin;
}

void simulation(int nWin, int servTime)   //窗口总数，总服务时间
{
	queue<client>* windows = new queue<client>[nWin];   //创建窗口

	for (int t = 0; t < servTime; t++)    //在服务时间内
	{
		cout << "-------第" << t + 1 << "个服务时间单元-------" << endl;
		//模拟银行来新客人
		if (rand() % ( nWin+ 1))      //客人以rand()/(rand() + 1)的概率到达
		{
			client c;
			c.time = 1 + rand() % 10;
			c.window = bestWindow(windows, nWin);
			windows[c.window].enqueue(c);//客户入队
			cout << "-new client ! (" << c.time << "," << c.window << ")" << endl;
		}

		//模拟窗口服务客人
		for (int i = 0; i < nWin; i++)
		{
			cout << "-第" << i << "个窗口还剩" << windows[i].size() << "个客人" << endl;
			if (!windows[i].empty())  //若当前窗口前有队列
			{
				windows[i].front().time--;
				if (windows[i].front().time == 0)   //此客户服务结束
				{
					windows[i].dequeue();
				}
			}
		}
	}
	delete[] windows;   //有new就有delete
}


void main(int argc, char *argv[])
{
	//模拟银行窗口服务

	simulation(4, 10000);
	getchar();
}

四、C++实现队列(queue)数据结构

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