如何在 Objective-C 中创建和使用队列？

Question

我想在我的 Objective-C 程序中使用队列数据结构。在 C++ 中，我会使用 STL 队列。 Objective-C 中的等效数据结构是什么？如何推送/弹出项目？

Answer 1

Ben 的版本是堆栈而不是队列，所以我稍微调整了一下：

NSMutableArray+QueueAdditions.h

@interface NSMutableArray (QueueAdditions)
- (id) dequeue;
- (void) enqueue:(id)obj;
@end

NSMutableArray+QueueAdditions.m

@implementation NSMutableArray (QueueAdditions)
// Queues are first-in-first-out, so we remove objects from the head
- (id) dequeue {
    // if ([self count] == 0) return nil; // to avoid raising exception (Quinn)
    id headObject = [self objectAtIndex:0];
    if (headObject != nil) {
        [[headObject retain] autorelease]; // so it isn't dealloc'ed on remove
        [self removeObjectAtIndex:0];
    }
    return headObject;
}

// Add to the tail of the queue (no one likes it when people cut in line!)
- (void) enqueue:(id)anObject {
    [self addObject:anObject];
    //this method automatically adds to the end of the array
}
@end

只需将 .h 文件导入到您想要使用新方法的任何位置，然后像调用任何其他 NSMutableArray 方法一样调用它们。

祝你好运，继续编码！

Answer 2

我不会说使用 NSMutableArray 一定是最佳解决方案，特别是如果您要添加带有类别的方法，因为如果方法名称发生冲突，它们可能会导致脆弱性。对于 quick-n-dirty 队列，我将使用在可变数组末尾添加和删除的方法。但是，如果您打算重用队列，或者希望您的代码更具可读性和不言而喻，那么您可能想要一个专用的队列类。

Cocoa 没有内置的，但还有其他选项，您也不必从头开始编写。对于仅从末端添加和删除的真正队列，循环缓冲区数组是一种非常快速的实现。查看CHDataStructures.framework，这是我一直在研究的Objective-C 库/框架。它有多种队列实现，以及堆栈、双端队列、排序集等。为了您的目的，CHCircularBufferQueue 比使用 NSMutableArray 更快（即可以通过基准测试证明）和更具可读性（诚然是主观的）。

使用原生 Objective-C 类而不是 C++ STL 类的一大优势是它与 Cocoa 代码无缝集成，并且在编码/解码（序列化）方面工作得更好。它还可以完美地与垃圾收集和快速枚举配合使用（两者都存在于 10.5+ 中，但只有后者在 iPhone 上），您不必担心什么是 Objective-C 对象以及什么是 C++ 对象。

最后，虽然 NSMutableArray 在从任一端添加和删除时都优于标准 C 数组，但它也不是队列的最快解决方案。对于大多数应用程序来说它是令人满意的，但如果您需要速度，循环缓冲区（或在某些情况下为保持高速缓存行热而优化的链表）可以轻松击败 NSMutableArray。

Answer 3

据我所知，Objective-C 不提供 Queue 数据结构。最好的办法是创建一个NSMutableArray，然后使用[array lastObject]、[array removeLastObject] 获取项目，然后使用[array insertObject:o atIndex:0]...

如果您经常这样做，您可能希望创建一个 Objective-C 类别来扩展 NSMutableArray 类的功能。类别允许您将函数动态添加到现有类（即使是您没有源代码的类） - 您可以像这样创建一个队列：

（注意：此代码实际上是针对堆栈，而不是队列。请参阅下面的 cmets）

@interface NSMutableArray (QueueAdditions)

- (id)pop;
- (void)push:(id)obj;

@end

@implementation NSMutableArray (QueueAdditions)

- (id)pop
{
    // nil if [self count] == 0
    id lastObject = [[[self lastObject] retain] autorelease];
    if (lastObject)
        [self removeLastObject];
    return lastObject;
}

- (void)push:(id)obj
{
     [self addObject: obj];
}

@end

Answer 4

没有真正的队列集合类，但是 NSMutableArray 可以有效地用于同样的事情。如果需要，您可以定义 category 来添加 pop/push 方法以方便使用。

Answer 5

是的，使用 NSMutableArray。 NSMutableArray 实际上是 implemented 作为 2-3 树；您通常不需要关心在任意索引处从 NSMutableArray 添加或删除对象的性能特征。

Answer 6

re:Wolfcow -- 这是 Wolfcow 的 dequeue 方法的更正实现

- (id)dequeue {
    if ([self count] == 0) {
        return nil;
    }
    id queueObject = [[[self objectAtIndex:0] retain] autorelease];
    [self removeObjectAtIndex:0];
    return queueObject;
}

Answer 7

在NSMutableArray 上使用类别的解决方案不是真正的队列，因为NSMutableArray 公开了作为队列超集的操作。例如，您不应该被允许从队列中间删除一个项目（因为这些类别解决方案仍然允许您这样做）。最好封装功能，这是面向对象设计的主要原则。

StdQueue.h

#import <Foundation/Foundation.h>

@interface StdQueue : NSObject

@property(nonatomic, readonly) BOOL empty;
@property(nonatomic, readonly) NSUInteger size;
@property(nonatomic, readonly) id front;
@property(nonatomic, readonly) id back;

- (void)enqueue:(id)object;
- (id)dequeue;

@end

StdQueue.m

#import "StdQueue.h"

@interface StdQueue ()

@property(nonatomic, strong) NSMutableArray* storage;

@end

@implementation StdQueue

#pragma mark NSObject

- (id)init
{
    if (self = [super init]) {
        _storage = [NSMutableArray array];
    }
    return self;
}

#pragma mark StdQueue

- (BOOL)empty
{
    return self.storage.count == 0;
}

- (NSUInteger)size
{
    return self.storage.count;
}

- (id)front
{
    return self.storage.firstObject;
}

- (id)back
{
    return self.storage.lastObject;
}

- (void)enqueue:(id)object
{
    [self.storage addObject:object];
}

- (id)dequeue
{
    id firstObject = nil;
    if (!self.empty) {
        firstObject  = self.storage.firstObject;
        [self.storage removeObjectAtIndex:0];
    }
    return firstObject;
}

@end

Answer 8

这是我的实现，希望对您有所帮助。

有点简约，所以你必须通过在弹出时保存新磁头并丢弃旧磁头来跟踪磁头

@interface Queue : NSObject {
    id _data;
    Queue *tail;
}

-(id) initWithData:(id) data;
-(id) getData;

-(Queue*) pop;
-(void) push:(id) data;

@end

#import "Queue.h"

@implementation Queue

-(id) initWithData:(id) data {
    if (self=[super init]) {
        _data = data;
        [_data retain];
    }
    return self;
}
-(id) getData {
    return _data;
}

-(Queue*) pop {
    return tail;
}
-(void) push:(id) data{
    if (tail) {
        [tail push:data];
    } else {
        tail = [[Queue alloc]initWithData:data];
    }
}

-(void) dealloc {
    if (_data) {
        [_data release];
    }
    [super release];
}

@end

Answer 9

有什么特殊原因不能只使用 STL 队列吗？ Objective C++ 是 C++ 的超集（只需使用 .mm 作为扩展名而不是 .m 以使用 Objective C++ 而不是 Objective C）。然后您可以使用 STL 或任何其他 C++ 代码。

将 STL 队列/向量/列表等与 Objective C 对象一起使用的一个问题是它们通常不支持保留/释放/自动释放内存管理。这可以通过 C++ 智能指针容器类轻松解决，该容器类在构造时保留其 Objective C 对象，并在销毁时释放它。根据您在 STL 队列中放入的内容，这通常不是必需的。

Answer 10

使用 NSMutableArray。