1. .队列的概念和实现1.1.队列的概念

队列是一种特殊的线性表，仅能在线性表的两端进行操作。

-队头（front）取出数据元素的一端；-队尾（rear）插入数据元素的一端。
队列的特性：

队列的常用操作：
创建和销毁；出队和入队；清空队列；获取队首元素；获取队列长度

队列声明（接口）：

template < typename T >class Queue{public:virtual void enqueue(const T& e) = 0;virtual void dequeue() = 0;virtual T front() const = 0;virtual void clear() = 0;virtual int length() const = 0;};1.2.StaticQueu

顺序队列的实现：

设计要点：
类模板，使用原生数组作为队列 存储空间，使用模板参数决定队列的最大容量；

template < typename T, int N >class StaticQueue : public Queue<T>{protected:T m_space[N];int m_front;int m_rear;int m_length;public:StaticQueue()void enqueue(const T& e)void dequeue()T front() constvoid clear()int length() constint capacity() const};

注意事项:
StaticQueue实现要点：（循环计数法） 提高队列操作的效率（本质上时循环队列）
关键操作：

入队：m_rear = (m_rear + 1) % N;出队：m_front = (m_front + 1) % N;
队列状态：队空：(m_length == 0) && (m_front == m_rear)

队满：(m_length == N) && (m_front == m_rear)
StaticQueue最终实现：

template < typename T, int N >class StaticQueue : public Queue<T>{protected:T m_space[N];int m_front;int m_rear;int m_length;public:StaticQueue() //O(1){ m_front = 0; m_rear = 0; m_length = 0;}void enqueue(const T& e) //O(1){ if(m_length < N) { m_space[m_rear] = e; m_rear = (m_rear + 1) % N; m_length++; } else { THROW_EXCEPTION(InvalidOperationException, "no space in current staticqueue..."); }}void dequeue() //O(1){ if(m_length > 0) { m_front = (m_front + 1) % N; m_length--; } else { THROW_EXCEPTION(InvalidOperationException, "no element in current staticqueue..."); }}T front() const //O(1){ if(m_length > 0) { return m_space[m_front]; } else { THROW_EXCEPTION(InvalidOperationException, "no element in current staticqueue..."); }}void clear() //O(1){ m_front = 0; m_rear = 0; m_length = 0;}int length() const //O(1){ return m_length;}int capacity() const //O(1){ return N;}bool is_empty() //O(1){ return (m_length == 0) && (m_front == m_rear);}bool is_full() //O(1){ return (m_length == N) && (m_front == m_rear);}};2.链式队列2.1.LinkQueue

顺序队列的缺陷：当数据为类类型时，StaticQueue的对象在创建时，会多次调用元素类型的构造函数，影响效率。所以我们采用链式存储结构来实现队列。

设计要点：
1.类模板，继承自抽象父类Queue;
2.在内部使用链式结构实现元素的存储
3.只在链表的头部和尾部进行操作。

LinkQueue声明：

template <typename T>class LinkQueue : public Queue<T>{protected:LinkList<T> m_list;public:LinkQueue(){}void enqueue(const T& e) //O(n)void dequeue() //O(1)T front() const //O(1)void clear() //O(n)int length() const //O(1)};

LinkQueue最终实现：

template <typename T>class LinkQueue : public Queue<T>{protected:LinkList<T> m_list;public:LinkQueue(){}void enqueue(const T& e) //O(n){ m_list.insert(e);}void dequeue() //O(1){ if(m_list.length() > 0) { m_list.remove(0); } else { THROW_EXCEPTION(InvalidOperationException, "no elemet in current LinkQueue..."); }}T front() const //O(1){ if(m_list.length() > 0) { return m_list.get(0); } else { THROW_EXCEPTION(InvalidOperationException, "no elemet in current LinkQueue..."); }}void clear() //O(n){ while (m_list.length() > 0) { m_list.remove(0); }}int length() const //O(1){ return m_list.length();}};

LinkQueue中，入队操作由于只能操作队列的尾部（链表的最后位置），要进行遍历操作，所以时间复杂度为O(n)，可以使用双向循环链表代替单链表来解决这个问题。