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一、涉及到的知识点
1.C#中的队列类
在C#中实现队列类，其实队列也是链表的扩展，它是一种特殊的链表，如堆栈一样。它与堆栈的不同在于，堆栈采用的是先进后出原则，而队列采用的是先进先出原则。
和栈相反，队列是先进先出的线性表，只允许在表的一端进行插入，而在另一端删除元素。在队列中，允许插入的一端叫做队尾，允许删除的一端称为队头。 在队列的实现过程中主要有两个操作，即入队和出队，具体如下：
- 入队就是在队列的尾部添加数据，队列数据个数加1，尾指针后移。
- 出队就是在队列的头部取数据，然后删除该数据，头指针后移。
2.自定义队列的方法
（1）先设计一个CList<T>类
在这个CList<T>类的实现使用了一个私有内部类Node来表示链表中的节点。每个Node实例包含一个值（Value）和一个指向下一个节点的引用（Next）。
CList<T>类提供了以下方法：
- AddLast(T item)：将一个元素添加到链表的末尾。
- RemoveFirst()：从链表的头部移除一个节点。如果链表为空，将抛出InvalidOperationException异常。
- Count：获取链表中的元素数量。
- Clear()：清空链表。
（2）再设计CQueue<T>类
在这个C#队列类CQueue<T>的实现，使用了链表类（CList）作为底层数据结构。
这个CQueue＜T＞类提供了以下方法：
- EnQueue(T item)：将一个元素添加到队列的末尾。
- DeQueue()：从队列的头部移除一个元素并返回它。如果队列为空，将抛出InvalidOperationException异常。
- Clear()：清空队列。
- QueueCount()：返回队列中的元素数量。
二、自定义队列的实例
// 自定义队列类其中引用自定义的链表类的方法
namespace _134_2
{
/// <summary>
/// 自定义链表类
/// </summary>
/// <typeparam name="T">泛型运算符</typeparam>
public class CList<T>
{
private class Node(T value)
{
public T Value = value;
public Node? Next;
}
private Node? _head;
private int _count;
public CList()
{
_head = null;
_count = 0;
}
public void AddLast(T item)
{
var newNode = new Node(item);
if (_head == null)
{
_head = newNode;
}
else
{
var current = _head;
while (current.Next != null)
{
current = current.Next;
}
current.Next = newNode;
}
_count++;
}
public void RemoveFirst()
{
if (_head == null)
{
throw new InvalidOperationException("链表为空，无法移除元素。");
}
var removedNode = _head;
_head = removedNode.Next;
_count--;
removedNode = null;
}
public int Count
{
get { return _count; }
}
public void Clear()
{
_head = null;
_count = 0;
}
public T FirstOrDefault()
{
if (Count == 0)
{
throw new InvalidOperationException("列表为空，无法获取第一个元素。");
}
return Peek();
}
public T Peek()
{
if (_count == 0)
{
throw new InvalidOperationException("The list is empty, cannot get the first element.");
}
return _head!.Value;
}
}
/// <summary>
/// 自定义队列类
/// 引用链表类CList<T>的方法
/// </summary>
/// <typeparam name="T">泛型运算符</typeparam>
public class CQueue<T>
{
private readonly CList<T> _queue;
public CQueue()
{
_queue = new CList<T>();
}
public void EnQueue(T item)
{
_queue.AddLast(item);
}
//public T DeQueue()
//{
// if (_queue.Count == 0)
// {
// throw new InvalidOperationException("队列为空，无法出队。");
// }
// T item = _queue.First.Value;
// _queue.RemoveFirst();
// return item;
//}
public T DeQueue()
{
if (_queue.Count == 0)
{
throw new InvalidOperationException("队列为空，无法出队。");
}
T item = _queue.FirstOrDefault();
_queue.RemoveFirst();
return item;
}
public void Clear()
{
_queue.Clear();
}
public int QueueCount()
{
return _queue.Count;
}
}
class Program
{
static void Main(string[] args)
{
ArgumentNullException.ThrowIfNull(args);
CQueue<int> queue = new();
// 向队列中添加元素
queue.EnQueue(1);
queue.EnQueue(2);
queue.EnQueue(3);
// 查看队列中的元素数量
Console.WriteLine("队列中的元素数量: " + queue.QueueCount);
// 弹出第一个元素
int dequeuedItem1 = queue.DeQueue();
Console.WriteLine("弹出的第一个元素: " + dequeuedItem1);
// 再次查看队列中的元素数量
Console.WriteLine("队列中的元素数量: " + queue.QueueCount);
// 弹出剩余的元素
int dequeuedItem2 = queue.DeQueue();
Console.WriteLine("弹出的第二个元素: " + dequeuedItem2);
int dequeuedItem3 = queue.DeQueue();
Console.WriteLine("弹出的第三个元素: " + dequeuedItem3);
// 清空队列
queue.Clear();
// 查看队列是否为空
Console.WriteLine("队列是否为空: " + queue.QueueCount == 0);
}
}
}