链队

队列用链表来表示时，须要用两个变量来记录队列两端的变化：theFront,theBack.

根据连接方向的不一样，链队有两种连接方式（其实就是链表的头插入节点和尾插入节点，头删除节点和尾删除节点）。

插如操做时，两种方式都是同样的；删除元素的时候，从头到尾的方式更便于操做。

链队的初始值为queueFront=queueBack=NULL，当且仅当队列为空时，queueFront=NULL

下面是队列链表的两种描述，对比可看出，从头至尾连接方式在删除操做时更加方便：

下面的代码的具体实现：

/*
 * 测试函数
 * linkedQueue.cpp
*/
#include<iostream>
#include"linkedqueue.h"
#include"myexceptions.h"

int main(void)
{
    linkedQueue<int> q;

    q.push(1);
    cout<<"Queue back is "<<q.back()<<endl;
    q.push(2);
    cout<<"Queue back is "<<q.back()<<endl;
    q.push(3);
    cout<<"Queue back is "<<q.back()<<endl;
    q.push(4);
    cout<<"Queue back is "<<q.back()<<endl;


    cout<<"Queue should be 1234,front to back"<<endl;

    if(q.empty())
        cout<<"The queue is empty"<<endl;
    else
        cout <<"The queue is not empty"<<endl;

    cout<<"The queue size is "<<q.size()<<endl;

    while(!q.empty())
    {
        cout <<"Queue front is "<<q.front()<<endl;
        q.pop();
        cout <<"Popped front element"<<endl;
    }

    try{q.pop();}
    catch(queueEmpty message)
    {
        cout <<"Last pop failed"<<endl;
        message.outputMessage();
    }
    return 0;
}

/*
 * 链表的节点类，定义了节点该有的基本属性
 * chainNode.h
*/
#ifndef CHAINNODE_H
#define CHAINNODE_H

template<class T>
struct chainNode
{
    T element;//节点元素
    chainNode<T> *next;//指向下一个元素的指针

    //所需函数
    chainNode() {}

    //节点中元素的复制
    chainNode(const T& element)
    {
        this->element = element;
    }

    //节点复制
    chainNode(const T &element,chainNode<T> *next)
    {
        this->element = element;
        this->next = next;
    }
};


#endif // CHAINNODE_H

/*
 * 队列抽象类定义
 * queue.h
*/
#ifndef QUEUE_H
#define QUEUE_H

using namespace std;

template<class T>
class queue
{
   public:
    virtual ~queue(){}
    virtual bool empty() const = 0;//队列为空判断
    virtual int size() const = 0;//队列元素个数
    virtual T& front() = 0;//队首引用
    virtual T& back()  = 0;//队尾引用
    virtual void pop() = 0;//出队
    virtual void push(const T& theElement) = 0;//入队
};

#endif // QUEUE_H

/*
 *链队的具体实现类
 * linkedQueue.h
 *
 *
*/

#ifndef LINKEDQUEUE_H
#define LINKEDQUEUE_H

#include"queue.h"
#include"myexceptions.h"
#include"chainnode.h"
#include<sstream>

using namespace std;

template<class T>
class linkedQueue : public queue<T>
{
public:
    //链队初始化，将队列置空
    linkedQueue(int initialCapacity = 10)
    {
        queueFront = NULL;
        queueSize = 0;
    }

    //析构函数，释放队列元素，将队列置空
    ~linkedQueue()
    {
        //跟出队类似的操做，不过是要将队列中的元素一个一个的释放掉
        while (queueFront != NULL)
        {
            chainNode<T>* nextNode = queueFront->next;
            delete queueFront;
            queueFront = nextNode;
        }
    }

    bool empty() const
    {
        return queueSize == 0;
    }

    int size() const
    {
        return queueSize;
    }

    //返回队首元素
    T& front()
    {
        if(queueSize == 0)
            throw queueEmpty();
        return queueFront->element;
    }

    //返回队尾元素
    T& back()
    {
        if(queueSize == 0)
            throw  queueEmpty();
        return queueBack->element;
    }

    //出队操做
    void pop()
    {
        if(queueFront == NULL)
            throw queueEmpty();

        chainNode<T>* nextNode = queueFront->next;
         delete queueFront;
        queueFront = nextNode;
        queueSize--;
    }

    //入队操做
    void push(const T& theElement)
    {
        chainNode<T>* newNode = new chainNode<T>(theElement,NULL);
        if(queueSize == 0)
            queueFront = newNode;
        else
            queueBack->next = newNode;

        queueBack = newNode;//不管队列是否为空，都有这一步操做

        queueSize++;
    }


private:
    chainNode<T> *queueFront;
    chainNode<T> *queueBack;
    int queueSize;
};


#endif // LINKEDQUEUE_H

/*
 * 异常处理类
 * myExceptions.h
*/
#ifndef MYEXCEPTIONS_H
#define MYEXCEPTIONS_H
#include<string>

using namespace std;

//template<class T>
class queueEmpty
{
  public:
    queueEmpty(string theMessage =
            "Invalid operation on empty queue")
    {
        message = theMessage;
    }
    void outputMessage()
    {
        cout << message <<endl;
    }
private:
    string message;
};


#endif // MYEXCEPTIONS_H