队列——Acwing.829模拟队列

队列

定义

队列是一种特殊的线性表，遵循先进先出（First In First Out，FIFO）的原则。可以进行入队（在队尾添加元素）和出队（从队首移除元素）操作。

运用情况

任务调度：安排任务按照顺序执行。
排队系统：如银行排队、打印任务排队等。
广度优先搜索：用于保存待扩展的节点。
多线程中的任务队列。
网络通信中的数据包队列。

注意事项

要注意队列的容量限制，避免溢出。
操作队列时要确保队首和队尾指针的正确性。
考虑多线程环境下的同步问题，防止数据竞争。

解题思路

明确问题是否适合用队列来解决，通常涉及顺序处理、排队等场景。
创建队列对象并进行初始化。
按照 FIFO 原则进行入队和出队操作。
在处理过程中注意边界情况和异常情况。
根据具体需求，合理利用队列的特性来实现算法逻辑。

例如，在广度优先搜索中，先将起始节点入队，然后不断取出队首节点并扩展，将新节点入队，如此循环直到找到目标或遍历完所有可能。

Acwing.829模拟队列

题目描述

829. 模拟队列 - AcWing题库

运行代码

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#include <iostream>  
#include <deque>  
#include <string>  
  
using namespace std;  
  
deque<int> q; // 队列  
  
void push(int x) {  
    q.push_back(x); // 在队尾插入元素  
}  
  
void pop() {  
    if (!q.empty()) {  
        q.pop_front(); // 从队头弹出元素  
    }  
}  
  
void emptyOperation() {  
    if (q.empty()) {  
        cout << "YES" << endl;  
    } else {  
        cout << "NO" << endl;  
    }  
}  
  
void queryOperation() {  
    if (!q.empty()) {  
        cout << q.front() << endl; // 查询队头元素  
    }  
}  
  
int main() {  
    int M;  
    cin >> M;  
      
    while (M--) {  
        string op;  
        cin >> op;  
          
        if (op == "push") {  
            int x;  
            cin >> x;  
            push(x);  
        } else if (op == "pop") {  
            pop();  
        } else if (op == "empty") {  
            emptyOperation();  
        } else if (op == "query") {  
            queryOperation();  
        }  
    }  
      
    return 0;  
}

代码思路

定义队列 ：使用C++标准库中的std::deque（双端队列）来存储队列的元素。std::deque提供了在队列两端进行高效插入和删除操作的能力，因此非常适合实现队列。
定义操作函数：
- push(int x)：向队列的尾部插入一个元素x。这是通过调用deque的push_back成员函数实现的。
- pop()：从队列的头部删除一个元素。这是通过调用deque的pop_front成员函数实现的。这里假设操作总是合法的，所以没有检查队列是否为空。
- emptyOperation()：检查队列是否为空，并输出相应的结果。如果队列为空，输出"YES"，否则输出"NO"。
- queryOperation()：查询队列的头部元素并输出。如果队列不为空，输出头部元素的值。
主函数处理：
- 读取操作次数M。
- 使用循环处理M个操作。
- 对于每个操作，首先读取操作类型（字符串）。
- 根据操作类型调用相应的操作函数。对于push操作，还需要读取要插入的元素值。
错误处理：在这个实现中，没有显式的错误处理，因为题目描述保证所有操作都是合法的。但在实际应用中，你可能需要添加错误处理来确保输入的有效性。
输出：根据操作类型，emptyOperation和queryOperation函数会输出相应的结果。

改进思路

减少不必要的函数调用 ：在push和pop操作中，由于我们知道std::deque已经提供了高效的push_back和pop_front成员函数，我们可以直接在main函数中调用这些成员函数，而不是通过额外的函数来封装它们。
避免重复代码 ：在emptyOperation和queryOperation中，我们都在检查队列是否为空。为了避免重复，我们可以将检查队列是否为空的逻辑放在一个单独的函数中。
输入校验：虽然题目保证输入是合法的，但在实际情况下，我们可能想要添加一些输入校验来确保代码的健壮性。

改进代码

cpp 复制代码

#include <iostream>  
#include <deque>  
#include <string>  
  
using namespace std;  
  
deque<int> q; // 队列  
  
bool isEmpty() {  
    return q.empty();  
}  
  
void processCommands(int M) {  
    for (int i = 0; i < M; ++i) {  
        string op;  
        cin >> op;  
          
        if (op == "push") {  
            int x;  
            cin >> x;  
            q.push_back(x); // 直接在main函数中调用push_back  
        } else if (op == "pop") {  
            if (!isEmpty()) { // 检查队列是否为空  
                q.pop_front(); // 直接在main函数中调用pop_front  
            }  
        } else if (op == "empty") {  
            cout << (isEmpty() ? "YES" : "NO") << endl;  
        } else if (op == "query") {  
            if (!isEmpty()) { // 检查队列是否为空  
                cout << q.front() << endl; // 查询队头元素  
            }  
        }  
    }  
}  
  
int main() {  
    int M;  
    cin >> M;  
      
    processCommands(M);  
      
    return 0;  
}