GESP6级C++考试语法知识（十七、数据结构（三、认识队列 Queue））

第三课《排队王国------认识队列 Queue》

🌟一、故事开场：奶茶王国的大排队

1、在遥远的数据结构王国里，

有一家超级有名的奶茶店：

🧋《珍珠龙奶茶店》

每天都有无数顾客来排队。

这一天，

小勇士阿 C 也来了。

2、🌟第1位顾客

小红先来到队伍：

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小红

3、🌟第2位顾客

小明来了：

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小红 ← 前面
小明 ← 后面

4、🌟第3位顾客

小刚来了：

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小红
小明
小刚

5、🤔问题来了！

现在奶茶做好了。

请问：

谁会最先拿到奶茶？

6、很多同学立刻回答：

✅ 小红！

因为：

🌟先来的人先服务！

7、🌟这就是今天的主角：

🎯队列（Queue）

🌟二、什么是队列？

1、队列是一种特殊的数据结构。

（1）它最重要的规则是：

⚡先进先出

（2）英文叫：

FIFO

（3）全称：

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First In First Out
先进先出

2、🌟和栈有什么区别？

（1）🌟栈 Stack

像：

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叠盘子

最后放的先拿。

👉 后进先出

（2）🌟队列 Queue

像：

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排队买奶茶

先来的先走。

👉 先进先出

🌟三、生活中的队列

其实生活里到处都是队列！

🚌例子1：公交车排队

谁先到站台：

谁先上车。

🎢例子2：游乐园排队

先排队的人：

先玩过山车。

🖨️例子3：打印机

先发送的文件：

先打印。

🍔例子4：食堂打饭

谁先排队：

谁先打饭。

🌟四、队列长什么样？

1、队列有两个重要位置：

（1）🎯队头（front/head）

从这里离开。

（2）🎯队尾（rear/tail）

从这里进入。

2、🌟图示

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队头                    队尾
 ↓                        ↓
[ 小红 ][ 小明 ][ 小刚 ]

🌟五、队列的四种基本操作

1、⚔️第一招：push（入队）

意思：

👉 从队尾进入。

2、🌟演示

（1）开始：

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空队列

（2）小红进入：

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小红

（3）小明进入：

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小红 小明

（4）小刚进入：

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小红 小明 小刚

3、⚔️第二招：pop（出队）

意思：

👉 队头离开。

4、🌟演示

（1）现在：

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小红 小明 小刚

（2）执行：

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pop();

小红离开！

（3）变成：

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小明 小刚

5、⚔️第三招：front（查看队头）

意思：

👉 看看最前面是谁。

但不让他离开。

6、🌟演示

（1）现在：

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小明 小刚

（2）执行：

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front();

（3）得到：

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小明

队列不变。

7、⚔️第四招：empty（是否为空）

意思：

👉 队列里还有没有人。

🌟六、要理解"先进先出"

1、🎮小游戏：《排队坐过山车》

规定：

后来的人只能排后面

前面的人先玩

2、🌟顺序

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A来了
B来了
C来了

队列：

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A B C

3、🌟开始玩

第一个玩的是：

✅ A

然后：

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B C

第二个：

✅ B

最后：

✅ C

4、🌟规律发现：

🌟最先进来的

最先出去

这就是：

FIFO！

🌟七、用数组实现队列

1、🌟队列像什么？

可以把数组想成：

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一排座位

比如：

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int q[100];

2、🌟我们需要两个指针

（1）🎯head

表示：

队头位置。

（2）🎯tail

表示：

队尾后一个位置。

（3）🌟代码

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int head = 0;   
int tail = 0;

🌟八、push 的实现（入队）

1、🌟目标

从队尾加入元素。

2、🌟代码

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q[tail] = x;
tail++;

3、🌟过程理解

（1）开始：

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head = 0
tail = 0

（2）执行：

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push(5)

（3）第一步

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q[0] = 5;

（4）第二步

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tail++;

（5）变成：

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tail = 1

4、🌟队列现在

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5、🌟再执行 push(8)

变成：

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5 8

🌟九、pop 的实现（出队）

1、🌟代码

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head++;

2、🤔为什么不用删除？

因为：

我们只需要：

👉 让队头往后移动。

3、🌟过程

（1）现在：

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5 8 3
↑
head

（2）执行：

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pop();

（3）变成：

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5 8 3
  ↑
 head

5 就相当于离开了。

🌟十、完整代码（数组队列）

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#include <iostream>
using namespace std;

int q[100];

int head = 0;
int tail = 0;

int main() {

    // 入队
    q[tail] = 5;
    tail++;

    q[tail] = 8;
    tail++;

    q[tail] = 3;
    tail++;

    // 输出队头
    cout << "队头元素：";
    cout << q[head] << endl;

    // 出队
    head++;

    cout << "出队后队头：";
    cout << q[head] << endl;

    return 0;
}

🌟十一、运行过程

1、🌟开始

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空
head = 0
tail = 0

2、🌟push(5)

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5
head = 0
tail = 1

3、🌟push(8)

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5 8
head = 0
tail = 2

4、🌟push(3)

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5 8 3
head = 0
tail = 3

5、🌟pop()

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5 8 3
  ↑
head = 1
tail = 3

队头变成 8。

🌟十二、栈 VS 队列（第一次对比）

这是很多同学刚开始容易搞混的地方！

1、🌟栈 Stack

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后进先出

像：

叠盘子

薯片桶

2、🌟队列 Queue

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先进先出

像：

排队

食堂打饭

3、🌟操作对比

（1）🌟栈

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只能操作顶部

（2）🌟队列

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一头进
一头出

🌟十三、课堂小游戏：《奶茶店老板》

1、汉克老师扮演奶茶店营业员。

学生排队。

2、规则：

新人只能站最后

只能从最前面叫号

3、帮助同学们真正建立：

🌟"队伍流动"的感觉！

🌟十四、举一反三训练

🤔问题1

为什么打印机适合用队列？

🤔问题2

为什么食堂打饭适合用队列？

🤔问题3

依次入队：

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1 2 3 4

请写出：

出队顺序。

🤔问题4

如果：

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队列：
7 2 9

执行一次 pop 后：

新的队头是谁？

🌟十五、为什么队列很重要？

以后你会发现：

很多厉害算法都在用队列！

比如：

1、🌟广度优先搜索 BFS

迷宫最短路！

2、🌟图论

找最短距离！

3、🌟任务调度

电脑系统安排任务！

4、🌟消息处理

聊天软件收消息！

🌟十六、课堂总结

🎯今天学会了什么？

1、🌟队列特点

✅ 先进先出

✅ 一头进，一头出

2、🎯四大操作

操作	作用
push	入队
pop	出队
front	查看队头
empty	判空

3、🎯生活中的队列

✅ 排队买奶茶

✅ 公交车排队

✅ 打印机

✅ 食堂打饭

🌟十七、本课小秘诀

今天最重要的，

不是代码。

而是：

🌟"排队流动"的画面感！

你脑子里要真正出现：

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人从后面进入
人从前面离开

以后学：

BFS

图论

最短路

模拟题

都会轻松很多！

因为：

今天这一课，

其实是很多高级算法的起点！