C# 数据结构与算法系列(五) 队列

队列是一种特殊的线性表，它只允许在表的前端（front）进行删除操作，而在表的后端（back）进行插入操作。进行插入操作的端称为队尾，进行删除操作的端称为队头。这也就是我们平常经常用说到的先进先出法则（FIFO），队列这种法则，在中国好久以前就开始运用了，例如粮仓管理官员，在没掌握这种法则前，仓库底部的粮食都因时间太久而坏掉了，后来有聪明人士在粮仓二边开个门，一边进仓一边出仓，这样管理就方便多了。队列中没有元素时，称为空队列。
队列实现的接口如下：

    public interface IQueen<T>
    {
        int Length();
        bool IsEmpty();
        bool IsFull();
        void Clear();
        void IN(T items);
        T Out();
        T GetFrontItem();
    }

队列实现的原理与代码如下：

    public class JQueen<T> : IQueen<T>
    {
        private int size;
        private T[] item;
        private int front;
        private int back;

        public JQueen()
            : this(100)
        {
            size = 100;
            item = new T[100];
            front = back = -1;
        }

        public JQueen(int length)
        {
            size = length;
            item = new T[length];
            front = back = -1;
        }

        public T this[int index]
        {
            get { return item[index]; }
            set { item[index] = value; }
        }

        public int Front
        {
            get { return front; }
            set { front = value; }            
        }

        public int Back
        {
            get { return back; }
            set { back = value; }
        }

        public int MaxLength
        {
            get { return size; }
            set { size = value; }
        }        

        public int Length()
        {
            return (back - front + size) % size;
        }

        public bool IsEmpty()
        {
            return (front == back);
        }

        public bool IsFull()
        {
            return ((back + 1) % size == front);
        }

        public void Clear()
        {
            front = back = -1;
        }

        public void IN(T items)
        {
            if (IsFull())
            {
                throw new ArgumentOutOfRangeException("RangeException", "Queen RangeException: queen is full");
            }
            item[++back] = items;
        }

        public T Out()
        {
            T tmp = default(T);
            if (IsEmpty())
            {
                throw new ArgumentOutOfRangeException("RangeException", "Queen RangeException: queen is empty");
            }
            tmp = item[++front];
            return tmp;
        }

        public T GetFrontItem()
        {
            if (IsEmpty())
            {
                throw new ArgumentOutOfRangeException("RangeException", "Queen RangeException: queen is empty");
            }
            return item[front + 1];
        }

    }

测试队列代码：

   

    public class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            try
            {
                JQueen<string> JQ = new JQueen<string>();
                Console.WriteLine(JQ.IsEmpty());  //是否为空
                Console.WriteLine(JQ.IsFull());   //是否满队
                Console.WriteLine(JQ.MaxLength);  //初始化时队列的长度
                Console.WriteLine(JQ.Length());     //队列元素长度
                Console.WriteLine(JQ.Front);      //队头位置
                Console.WriteLine(JQ.Back);       //队尾位置
                JQ.IN("A");  //插入元素
                JQ.IN("B");
                JQ.IN("C");
                JQ.IN("D");
                Console.WriteLine(JQ.GetFrontItem());   //队头元素
                Console.WriteLine("------元素出队后队头元素-------");
                JQ.Out();  //出A
                JQ.Out(); 
                Console.WriteLine(JQ.GetFrontItem());   //出队二个元素后队头元素
                Console.ReadLine();
            }
            catch (Exception ex)
            {
                Console.WriteLine(ex.Message);   //异常
                Console.ReadLine();
            }
        }
    }

结果如下：