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数据结构:队列详解 c++信息学奥赛基础知识讲解

目录

一、队列概念

二、队列容器

三、队列操作

四、代码实操

五、队列遍历

六、案例实操

题目描述:

输入格式:

输出格式:

输入样例:

输出样例:

详细代码: 


一、队列概念

队列是一种特殊的线性表,特殊之处在于它只允许在表的前端(front)进行删除操作,而在表的后端(rear)进行插入操作,和栈一样,队列是一种操作受限制的线性表。进行插入操作的端称为队尾,进行删除操作的端称为队头。
  队尾(rear):只能从队尾添加元素,一般焦作EnQueue,入队
  队头(front):只能从队头移除元素,一般焦作DeQueue,出队
  先进先出的原则、First In Fist Out,FIFO(跟栈是反的,栈是后进先出)
  在生活中队列案例也是随处可见。例如火车站排队买票,银行排队办理业务。

队列:只允许在一端进行插入数据操作,在另一端进行删除操作的特殊线性表,队列最重要的特性是先进先出(First In First Out)

二、队列容器

C++队列queue模板类的定义在<queue>头文件中,queue 模板类需要两个模板参数,一个是元素类型,一个容器类型,元素类型是必要的,容器类型是可选的,默认为deque 类型。C++队列Queue是一种容器适配器,它给予程序员一种先进先出(FIFO)的数据结构。

  队列只需要从对尾插入数据(入队,push_back),对头取数据(出队,pop_front);
  队列只能访问对头和队尾数据,其他数据需要出队才能访问,所以不存在遍历队列;
  返回队列头数据:front()
  返回队列尾数据:back()

三、队列操作

        队列的操作有:入队: 通常命名为push(),出队: 通常命名为pop(),获取队首元素:front(),获取队尾元素:back(),判断队空:empty(),返回队列个数:size()

q.push()                入队:在队尾压入新元素
q.pop()                 出队:删除队列首元素但不返回其值
q.front()               返回队首元素的值,但不删除该元素
q.back()                返回队列尾元素的值,但不删除该元素
q.empty()               如果队列为空返回true,否则返回false
q.size()                返回队列中元素的个数

四、代码实操

#include<iostream>
#include<queue>
using namespace std;
int main()
{queue<int> q; //定义一个数据类型为int的queue q.push(1); //向队列中加入元素1 q.push(2); //向队列中加入元素2q.push(3); //向队列中加入元素3 q.push(4); //向队列中加入元素4 cout<<"将元素1、2、3、4一一加入队列中后,队列中现在的元素为:1、2、3、4"<<endl;cout<<"队列中的元素个数为:"<<q.size()<<endl;//判断队列是否为空 if(q.empty()){cout<<"队列为空"<<endl;}else{cout<<"队列不为空"<<endl;}cout<<"队列的队首元素为:"<<q.front()<<endl;//队列中的队首元素出队 q.pop();cout<<"将队列队首元素出队后,现在队列中的元素为2、3、4"<<endl;		
}

运行结果:

将元素1、2、3、4一一加入队列中后,队列中现在的元素为:1、2、3、4
队列中的元素个数为:4
队列不为空
队列的队首元素为:1
将队列队首元素出队后,现在队列中的元素为2、3、4

五、队列遍历

列中的数据和堆栈一样是不允许随机访问的,即不能通过下标访问,且队列内的元素也是无法遍历的。

我们可以通过while循环的方法将queue中的元素读取一遍,但是这种方法非常局限,因为我们每读取一个元素就需要将这个元素出队,因此该方法只能读取一遍queue中的元素。

#include<iostream>
#include<queue>
using namespace std;
int main()
{queue<int> q; //定义一个数据类型为int的queueq.push(1); //向队列中加入元素1 q.push(2); //向队列中加入元素2q.push(3); //向队列中加入元素3q.push(4); //向队列中加入元素4while(!q.empty()){cout<<q.front()<<" ";q.pop();}	
}

六、案例实操

插松枝:

题目描述:

人造松枝加工场的工人需要将各种尺寸的塑料松针插到松枝干上,做成大大小小的松枝。他们的工作流程(并不)是这样的:

  • 每人手边有一只小盒子,初始状态为空。
  • 每人面前有用不完的松枝干和一个推送器,每次推送一片随机型号的松针片。
  • 工人首先捡起一根空的松枝干,从小盒子里摸出最上面的一片松针 —— 如果小盒子是空的,就从推送器上取一片松针。将这片松针插到枝干的最下面。
  • 工人在插后面的松针时,需要保证,每一步插到一根非空松枝干上的松针片,不能比前一步插上的松针片大。如果小盒子中最上面的松针满足要求,就取之插好;否则去推送器上取一片。如果推送器上拿到的仍然不满足要求,就把拿到的这片堆放到小盒子里,继续去推送器上取下一片。注意这里假设小盒子里的松针片是按放入的顺序堆叠起来的,工人每次只能取出最上面(即最后放入)的一片。
  • 当下列三种情况之一发生时,工人会结束手里的松枝制作,开始做下一个:

(1)小盒子已经满了,但推送器上取到的松针仍然不满足要求。此时将手中的松枝放到成品篮里,推送器上取到的松针压回推送器,开始下一根松枝的制作。

(2)小盒子中最上面的松针不满足要求,但推送器上已经没有松针了。此时将手中的松枝放到成品篮里,开始下一根松枝的制作。

(3)手中的松枝干上已经插满了松针,将之放到成品篮里,开始下一根松枝的制作。

现在给定推送器上顺序传过来的 N 片松针的大小,以及小盒子和松枝的容量,请你编写程序自动列出每根成品松枝的信息。

输入格式:

输入在第一行中给出 3 个正整数:N(≤103),为推送器上松针片的数量;M(≤20)为小盒子能存放的松针片的最大数量;K(≤5)为一根松枝干上能插的松针片的最大数量。

随后一行给出 N 个不超过 100 的正整数,为推送器上顺序推出的松针片的大小。

输出格式:

每支松枝成品的信息占一行,顺序给出自底向上每片松针的大小。数字间以 1 个空格分隔,行首尾不得有多余空格。

输入样例:

8 3 4
20 25 15 18 20 18 8 5

输出样例:

20 15
20 18 18 8
25 5

详细代码: 

#include<bits/stdc++.h>
using namespace std;
stack<int>box;
queue<int>p,t;
int main()
{int n,m,k;cin>>n>>m>>k;for(int i=1;i<=n;i++){int a;cin>>a;p.push(a);}while(p.size()||box.size()){t.push(101);while(t.size()<=k){if(box.size()&&box.top()<=t.back()){t.push(box.top());box.pop();}else if(p.size()&&p.front()<=t.back()){t.push(p.front());p.pop();}else if(p.size()&&box.size()<m){box.push(p.front());p.pop();}else break;}t.pop();cout<<t.front();t.pop();while(t.size()){cout<<" "<<t.front();t.pop();}cout<<endl;}
}

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