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C++ 怎么实现队列 C++ 链表模拟队列的入队出队【数据结构】

尼克

尼克

发布时间:2026-02-02 09:25:02

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来源于php中文网

原创

手写链表Queue需同时维护head和tail指针:push在tail端O(1),pop在head端O(1);Node构造函数必须显式初始化next为nullptr;判空统一用head==nullptr;拷贝需深拷贝或禁用。

c++ 怎么实现队列 c++ 链表模拟队列的入队出队【数据结构】

用链表手写 Queue 类,关键在维护头尾指针

直接用 std::queue 最省事,但手写链表队列的核心不是“怎么存”,而是“怎么避免每次 pop 都遍历到末尾”。必须同时保存 headtail 指针:入队操作只动 tail,出队只动 head,两者都 O(1)。漏掉 tail 就会退化成 O(n) 入队。

常见错误是只留一个 head 指针,然后每次 push 都从头扫到尾——这已经不是队列,是带缓存的了。

  • push 时:若队列为空,headtail 都指向新节点;否则只更新 tail->nexttail
  • pop 时:先保存 head 节点值,再让 head = head->next;如果弹完后 headnullptr,记得把 tail 也置空(否则 tail 悬空)
  • 析构函数里必须从 head 开始逐个 delete,不能只删 head 或只删 tail

Node 结构体要带 next 指针,别忘初始化为 nullptr

链表节点定义看似简单,但初始化不到位会导致未定义行为。尤其在 push 创建新节点时,如果 next 是野指针,后续 tail->next = newNode 可能写到非法内存。

推荐写法:

立即学习C++免费学习笔记(深入)”;

struct Node {
    int data;
    Node* next;
    Node(int x) : data(x), next(nullptr) {} // 必须显式初始化 next
};

不写构造函数、靠 memset 或默认初始化,容易在不同编译器或优化等级下表现不一致。

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判空逻辑必须统一用 head == nullptr,别混用 tail

有人图省事写 if (tail == nullptr) 判空,这是错的——当队列只剩一个元素时,headtail 指向同一节点,tail 不为空但 head 有效;而刚 pop 最后一个元素后,head 已置空,但若忘记同步清 tailtail 仍非空,此时用 tail 判空就失效了。

所以所有判空、是否可 pop、是否可 front,一律只看 head == nullptr

  • empty() 返回 head == nullptr
  • front() 前必须断言 !empty(),否则解引用空指针
  • pop() 前也必须检查 !empty(),不然 head = head->next 会崩

拷贝构造和赋值运算符容易被忽略,浅拷贝会导致 double free

如果没写拷贝控制成员,编译器生成的默认版本是浅拷贝:两个 Queue 对象的 headtail 指向同一组节点。当其中一个对象析构时释放了内存,另一个再析构就会 delete 已释放地址,触发崩溃。

真要支持拷贝,得深拷贝整条链表:

  • 拷贝构造:从 other.head 开始遍历,每个节点用 new 重建,保持 next 关系,并同步更新自己的 tail
  • 赋值运算符:先 clear() 当前链表,再按拷贝构造逻辑重建(注意自赋值保护)
  • 实际项目中更建议禁用拷贝(= delete),改用移动语义或明确传指针/引用

初学实现时,先保证单实例正确性,拷贝问题常被低估,但一旦涉及容器嵌套或函数传参,立刻暴露。

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