队列是一种非常基础且常用的数据结构，它的核心特点是“先进先出”（FIFO，First In First Out）。想象一下，我们在超市排队结账，第一个人会最先结账离开，第二个人随后，这就是队列的典型场景——先来的排在前面，先处理。
一、队列的基本概念¶
- 队列（Queue）：一种遵循“先进先出”原则的数据结构，只能在一端添加元素（队尾），在另一端取出元素（队头）。
- 队头（Front）：队列的第一个元素，是最早进入队列的元素。
- 队尾（Rear）：队列的最后一个元素，是最晚进入队列的元素。
- 基本操作：
- 入队（Enqueue）：将新元素添加到队尾。
- 出队（Dequeue）：从队头取出并移除元素。
二、队列如何实现？（以数组为例）¶
为了简单理解队列的实现，我们可以用一个固定大小的数组来模拟队列。需要两个关键变量：
- front：指向队头（第一个元素），初始值为 0。
- rear：指向队尾（最后一个元素），初始值为 0。
- 数组 arr：用于存储队列元素，容量设为 max_size（例如 5）。
核心规则：¶
- 队空条件：
front == rear（此时队列为空，没有元素）。 - 队满条件：
rear == max_size（此时队列已满，无法再入队）。 - 入队逻辑：将元素放入
arr[rear]，然后rear++。 - 出队逻辑：取出
arr[front]，然后front++。
三、实例演示：模拟队列的“入队”与“出队”¶
假设队列容量为 5，初始时 front=0，rear=0，数组为空。
步骤 1：入队 1、2、3¶
- 入队 1：
arr[0] = 1，rear=1→ 队列：[1] - 入队 2：
arr[1] = 2，rear=2→ 队列：[1, 2] - 入队 3：
arr[2] = 3，rear=3→ 队列：[1, 2, 3]
步骤 2：出队 1，再入队 4¶
- 出队 1：取出
arr[front=0]，front=1→ 队列：[2, 3] - 入队 4：
arr[3] = 4，rear=4→ 队列：[2, 3, 4]
步骤 3：入队 5，再出队 2¶
- 入队 5：
arr[4] = 5，rear=5→ 队列：[2, 3, 4, 5]（此时队列已满，无法再入队） - 出队 2：取出
arr[front=1]，front=2→ 队列：[3, 4, 5]
此时队列中剩余元素为 3, 4, 5，front=2，rear=5，队列未满且非空。
四、队列的应用场景¶
队列在编程和实际场景中非常常用，例如：
- 任务调度：操作系统中的“任务队列”（如 CPU 处理任务时，新任务排队等待）。
- 广度优先搜索（BFS）：在树或图的遍历中，按层遍历节点（类似“逐层处理”）。
- 打印机队列：打印文档时，先提交的文档先打印。
- 网络请求：网页加载时，同时请求的资源会按顺序在队列中处理。
总结¶
队列的核心是“先进先出”，通过数组或链表等结构可以轻松实现。理解队列的关键是记住：入队从队尾加，出队从队头取，始终保持“先来先处理”的顺序。这种简单的规则让队列在数据处理、任务调度等场景中发挥着重要作用。