C#使用泛型自定义的方法设计队列CQueue＜T＞类

目录

一、涉及到的知识点

1.C#中的队列类

2.自定义队列的方法

（1）先设计一个CList<T>类

（2）再设计CQueue<T>类

二、自定义队列CQueue<T>类的实例

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一、涉及到的知识点

1.C#中的队列类

        在C#中实现队列类，其实队列也是链表的扩展，它是一种特殊的链表，如堆栈一样。它与堆栈的不同在于，堆栈采用的是先进后出原则，而队列采用的是先进先出原则。

        和栈相反，队列是先进先出的线性表，只允许在表的一端进行插入，而在另一端删除元素。在队列中，允许插入的一端叫做队尾，允许删除的一端称为队头。 在队列的实现过程中主要有两个操作，即入队和出队，具体如下：

• 入队就是在队列的尾部添加数据，队列数据个数加1，尾指针后移。
• 出队就是在队列的头部取数据，然后删除该数据，头指针后移。

2.自定义队列的方法

（1）先设计一个CList<T>类

        在这个CList<T>类的实现使用了一个私有内部类Node来表示链表中的节点。每个Node实例包含一个值（Value）和一个指向下一个节点的引用（Next）。

        CList<T>类提供了以下方法：

• AddLast(T item)：将一个元素添加到链表的末尾。
• RemoveFirst()：从链表的头部移除一个节点。如果链表为空，将抛出InvalidOperationException异常。
• Count：获取链表中的元素数量。
• Clear()：清空链表。

（2）再设计CQueue<T>类

         在这个C#队列类CQueue<T>的实现，使用了链表类（CList）作为底层数据结构。

        这个CQueue＜T＞类提供了以下方法：

• EnQueue(T item)：将一个元素添加到队列的末尾。
• DeQueue()：从队列的头部移除一个元素并返回它。如果队列为空，将抛出InvalidOperationException异常。
• Clear()：清空队列。
• QueueCount()：返回队列中的元素数量。

二、自定义队列CQueue<T>类的实例

         这个实例是通用的，因为程序中使用的链表、队列都使用的泛型方法，适合用于任何数据类型。本实例仅起到抛砖引玉的作用，有需要的网友，可以在链表类中丰富类中的方法，对应地在队列中实现该方法。于是，以不变应万变，无往而不利。

// 自定义队列类其中引用自定义的链表类的方法
namespace _134_2
{/// <summary>/// 自定义链表类/// </summary>/// <typeparam name="T">泛型运算符</typeparam>public class CList<T>{private class Node(T value){public T Value = value;public Node? Next;}private Node? _head;private int _count;public CList(){_head = null;_count = 0;}public void AddLast(T item){var newNode = new Node(item);if (_head == null){_head = newNode;}else{var current = _head;while (current.Next != null){current = current.Next;}current.Next = newNode;}_count++;}public void RemoveFirst(){if (_head == null){throw new InvalidOperationException("链表为空，无法移除元素。");}var removedNode = _head;_head = removedNode.Next;_count--;}public int Count{get { return _count; }}public void Clear(){_head = null;_count = 0;}public T FirstOrDefault(){if (Count == 0){throw new InvalidOperationException("列表为空，无法获取第一个元素。");}return Peek();}public T Peek(){if (_count == 0){throw new InvalidOperationException("The list is empty, cannot get the first element.");}return _head!.Value;}}/// <summary>/// 自定义队列类/// 引用链表类CList<T>的方法/// </summary>/// <typeparam name="T">泛型运算符</typeparam>public class CQueue<T>{private readonly CList<T> _queue;public CQueue(){_queue = new CList<T>();}public void EnQueue(T item){_queue.AddLast(item);}public T DeQueue(){if (_queue.Count == 0){throw new InvalidOperationException("队列为空，无法出队。");}T item = _queue.FirstOrDefault();_queue.RemoveFirst();return item;}public void Clear(){_queue.Clear();}public int QueueCount{get{return _queue.Count;}}}class Program{static void Main(string[] args){ArgumentNullException.ThrowIfNull(args);CQueue<int> queue = new();// 向队列中添加元素queue.EnQueue(1);queue.EnQueue(2);queue.EnQueue(3);// 查看队列中的元素数量Console.WriteLine("队列中的元素数量: " + queue.QueueCount);// 弹出第一个元素int dequeuedItem1 = queue.DeQueue();Console.WriteLine("弹出的第一个元素: " + dequeuedItem1);// 再次查看队列中的元素数量Console.WriteLine($"队列中的元素数量: {queue.QueueCount}");// 弹出剩余的元素int dequeuedItem2 = queue.DeQueue();Console.WriteLine("弹出的第二个元素: " + dequeuedItem2);int dequeuedItem3 = queue.DeQueue();Console.WriteLine("弹出的第三个元素: " + dequeuedItem3);// 清空队列queue.Clear();// 查看队列是否为空Console.WriteLine($"队列是否为空: {queue.QueueCount}");}}
}
//运行结果：
/*
队列中的元素数量: 3
弹出的第一个元素: 1
队列中的元素数量: 2
弹出的第二个元素: 2
弹出的第三个元素: 3
队列是否为空: 0*/