C#环形队列的实现方法详解

C#环形队列的实现⽅法详解
⼀、环形队列是什么
队列是⼀种常⽤的数据结构，这种结构保证了数据是按照“先进先出”的原则进⾏操作的，即最先进去的元素也是最先出来的元素.环形队列是⼀种特殊的队列结构，保证了元素也是先进先出的，但与⼀般队列的区别是，他们是环形的，即队列头部的上个元素是队列尾部，通常是容纳元素数固定的⼀个闭环。

⼆、环形队列的优点
　1.保证元素是先进先出的
是由队列的性质保证的，在环形队列中通过对队列的顺序访问保证。

　2.元素空间可以重复利⽤
因为⼀般的环形队列都是⼀个元素数固定的⼀个闭环，可以在环形队列初始化的时候分配好确定的内存空间，当进队或出队时只需要返回指定元素内存空间的地址即可，这些内存空间可以重复利⽤，避免频繁内存分配和释放的开销。

　3.为多线程数据通信提供了⼀种⾼效的机制。

在最典型的⽣产者消费者模型中，如果引⼊环形队列，那么⽣成者只需要⽣成“东西”然后放到环形队列中即可，⽽消费者只需要从环形队列⾥取“东西”并且消费即可，没有任何锁或者等待，巧妙的⾼效实现了多线程数据通信。

三、C#环形队列的实现
看了⼀个数据结构的教程，是⽤C++写的，可⾃⼰C#还是⼀个菜鸟，更别说C++了，但还是⼤胆尝试⽤C#将其中的环形队列的实现写出来，先上代码：
public class MyQueue<T> : IDisposable
{
private T[] queue;
private int length;
private int capacity;
private int head = 0;
private int tail = 0;
public MyQueue(int capacity) {
this.capacity = capacity;
this.head = 0;
this.tail = 0;
this.length = 0;
this.queue = new T[capacity];
}
public void Clear() {
head = 0;
tail = 0;
length = 0;
}
public bool IsEmpty() {
return length == 0;
}
public bool IsFull() {
return length == capacity;
}
public int Length() {
return length;
}
public bool EnQueue(T node) {
if (!IsFull()) {
queue[tail] = node;
tail = (++tail) % capacity;
length++;
return true;
}
return false;
}
public T DeQueue() {
T node = default(T);
if (!IsEmpty()) {
node = queue[head];
head = (++head) % capacity;
length--;
}
return node;
}
public void Traverse() {
for (int i = head; i < length + head; i++) {
Console.WriteLine(queue[i % capacity]);
Console.WriteLine($"前⾯还有{i - head}个");
}
}
public void Dispose() {
queue = null;
}
}
为了能够通⽤，所以⽤的是泛型来实现环形队列类。

这⾥最重要的是进队(EnQueue)和出队(DeQueue)两个⽅法，进队或出队后头和尾的位置都要通过取模运算来获得，因为是环形队列嘛，你懂的。

1、简单类型队列
好了，测试下⼊队：
class Program
{
static void Main(string[] args) {
MyQueue<int> queue = new MyQueue<int>(4);
queue.EnQueue(10);
queue.EnQueue(16);
queue.EnQueue(18);
queue.EnQueue(12);
queue.Traverse();
Console.Read();
}
}
显⽰结果：
再测试下出队：
class Program
{
static void Main(string[] args) {
MyQueue<int> queue = new MyQueue<int>(4);
queue.EnQueue(10);
queue.EnQueue(16);
queue.EnQueue(18);
queue.EnQueue(12);
queue.Traverse();
Console.WriteLine("弹两个出去");
queue.DeQueue();
queue.DeQueue();
Console.WriteLine();
queue.Traverse();
Console.Read();
}
}
运⾏结果：
2、复杂类型队列
之前也说了，这个队列类是⽤的泛型写的，对应于C++的模板了，那就意味着任何类型都可以使⽤这个队列类，来测试个⾃定义的类试试，如下先定义⼀个Customer类：
public class Customer
{
public string Name { get; set; }
public int Age { get; set; }
public void PringInfo() {
Console.WriteLine("姓名:" + Name);
Console.WriteLine("年龄:" + Age);
Console.WriteLine();
}
}
然后进⾏⼊队，如下：
class Program
{
static void Main(string[] args) {
MyQueue<Customer> queue = new MyQueue<Customer>(5);
queue.EnQueue(new Customer() { Name = "宋⼩⼆", Age = 29 });
queue.EnQueue(new Customer() { Name = "陈⼩三", Age = 28 });
queue.EnQueue(new Customer() { Name = "王⼩四", Age = 26 });
queue.EnQueue(new Customer() { Name = "朱⼩五", Age = 48 });
for (int i = 0; i < queue.Length(); i++) {
queue[i].PringInfo();
}
Console.Read();
}
}
上⾯的代码queue[i].PringInfo();是通过索引来实现，所以我们得在队列类中实现索引，添加如下代码到MyQueue.cs类中，如下：
public T this[int index] {
get {
return queue[index];
}
}
感觉⽤for循环来遍历还是不够好，想⽤foreach，那就给MyQueue类加个遍历接⼝，如下：
然后实现这个接⼝，如下：
public IEnumerator<T> GetEnumerator() {
foreach(T node in queue) {
if(node != null) {
yield return node;
}
}
}
IEnumerator IEnumerable.GetEnumerator() {
return GetEnumerator();
}
这样遍历的地⽅就可以改成foreach了，如下：
执⾏结果：
总结：
编程的思想才是最重要的，⽆关语⾔。

以上就是这篇⽂章的全部内容了，希望能对⼤家的学习或者⼯作带来⼀定的帮助，如果有疑问⼤家可以留⾔交流。