Queue در سی شارپ

در دنیای برنامه‌نویسی، یکی از ساختارهای داده‌ای پرکاربرد Queue یا همان صف است. این ساختار، شباهت زیادی به صف‌های روزمره‌ای دارد که در بانک، فروشگاه یا هر مکان دیگری که نوبت‌دهی لازم است، می‌بینیم. در این مقاله، به‌صورت کامل و ساده به بررسی مفهوم Queue در زبان برنامه‌نویسی سی‌ شارپ پرداخته و نحوه استفاده از آن را در پروژه‌های واقعی توضیح می‌دهیم.

صف (Queue) چیست؟

صف یا Queue یک ساختار داده‌ای است که در آن عملیات‌های افزودن و حذف عناصر به ترتیب خاصی انجام می‌شود. صف‌ها از قاعده FIFO (اولین ورودی، اولین خروجی) پیروی می‌کنند، به این معنی که اولین عنصری که به صف اضافه می‌شود، اولین عنصری است که از صف خارج می‌شود. دقیقاً مانند صف در بانک که کسی که زودتر وارد صف شده، زودتر خدمت می‌گیرد.

چرا Queue مهم است؟

صف در بسیاری از موارد کاربرد دارد. به‌طور مثال:

در سیستم‌های صف انتظار (مانند نوبت‌دهی)
در مدیریت کارها به ترتیب وقوع
در پشتیبانی از پردازش‌های بلادرنگ
و حتی در ساختارهای شبکه و الگوریتم‌های مختلف
نحوه استفاده از Queue در سی‌ شارپ
در سی‌ شارپ، استفاده از صف بسیار ساده است. کتابخانه‌ای که این ساختار را فراهم می‌کند در فضای نام System.Collections.Generic قرار دارد.

تعریف و اضافه کردن به صف

برای تعریف یک صف جدید و اضافه کردن عناصر به آن، از متد Enqueue استفاده می‌کنیم:

using System.Collections.Generic;

Queue<string> myQueue = new Queue<string>();
myQueue.Enqueue("Apple");
myQueue.Enqueue("Banana");
myQueue.Enqueue("Cherry");
 

در این مثال، ما یک صف از رشته‌ها ایجاد کردیم و سه عنصر (میوه‌ها) را به صف اضافه کردیم.

حذف عناصر از صف

برای حذف عناصر از صف، از متد Dequeue استفاده می‌شود. این متد اولین عنصر صف را برمی‌دارد و آن را حذف می‌کند.

string fruit = myQueue.Dequeue();
Console.WriteLine(fruit); // خروجی: Apple

در این مثال، اولین عنصری که اضافه شده بود (Apple) از صف حذف و چاپ می‌شود.

مشاهده اولین عنصر بدون حذف

گاهی اوقات نیاز داریم بدون حذف کردن عنصری از صف، فقط آن را مشاهده کنیم. برای این کار از متد Peek استفاده می‌کنیم:

string nextFruit = myQueue.Peek();
Console.WriteLine(nextFruit); // خروجی: Banana

این کد بدون حذف عنصر، اولین عنصر صف را چاپ می‌کند.

مثال‌های کاربردی از Queue در پروژه‌های واقعی

مثال 1: مدیریت چاپگر

فرض کنید در یک دفتر، چند کاربر به یک چاپگر متصل هستند و هر کاربر فایل‌های خود را برای چاپ ارسال می‌کند. به‌منظور مدیریت درخواست‌های چاپ، می‌توان فایل‌ها را به یک صف چاپ اضافه کرد. چاپگر به ترتیب فایل‌ها را از صف برمی‌دارد و چاپ می‌کند.

Queue<string> printQueue = new Queue<string>();
printQueue.Enqueue("Document1.pdf");
printQueue.Enqueue("Document2.pdf");

// چاپ اولین سند
string nextDocument = printQueue.Dequeue();
Console.WriteLine($"در حال چاپ: {nextDocument}");

در این مثال، دو سند به صف چاپ اضافه شده و اولین سند از صف حذف و چاپ می‌شود.

مثال 2: سیستم تیکتینگ (پشتیبانی)

در سیستم‌های پشتیبانی، درخواست‌های کاربران (تیکت‌ها) به ترتیب زمان دریافت، پردازش می‌شوند. صف این امکان را می‌دهد که تیکت‌ها را به ترتیب دریافت مدیریت کرده و از پردازش به موقع هر تیکت اطمینان حاصل کنیم.

Queue<int> ticketQueue = new Queue<int>();
ticketQueue.Enqueue(101);
ticketQueue.Enqueue(102);

// پردازش تیکت اول
int nextTicket = ticketQueue.Dequeue();
Console.WriteLine($"در حال پردازش تیکت: {nextTicket}");

این کد نشان می‌دهد که تیکت‌های پشتیبانی به ترتیب نوبت پردازش می‌شوند.

مدیریت صف‌های خالی

زمانی که صف خالی باشد، استفاده از متد Dequeue یا Peek باعث ایجاد استثنا می‌شود. برای جلوگیری از این مشکل، باید ابتدا بررسی کنید که آیا صف حاوی عناصر است یا خیر. برای این کار از متد Count استفاده می‌کنیم:

if (myQueue.Count > 0)
{
    string fruit = myQueue.Dequeue();
    Console.WriteLine(fruit);
}
else
{
    Console.WriteLine("صف خالی است.");
}

جمع‌بندی

Queue یا صف در سی‌ شارپ یک ساختار داده‌ای پرکاربرد و ساده است که با استفاده از آن می‌توانید عناصر را به ترتیب وارد کرده و به همان ترتیب از صف خارج کنید. این ساختار در پروژه‌های مختلف از جمله سیستم‌های نوبت‌دهی، پردازش کارهای بلادرنگ، مدیریت چاپگرها و سیستم‌های تیکتینگ بسیار مفید و کاربردی است.

با استفاده از Queue، برنامه‌نویسان می‌توانند مدیریت داده‌ها را به شکلی ساده و منظم انجام دهند و از ترتیب ورود و خروج داده‌ها به درستی استفاده کنند. برای تمرین بیشتر، پیشنهاد می‌شود در پروژه‌های واقعی، از این ساختار داده استفاده کرده و با آن کار کنید تا به مهارت بالاتری در استفاده از این ابزار قدرتمند در سی‌ شارپ برسید.

صف‌ها یکی از ابزارهای قدرتمند برنامه‌نویسی هستند. اگر به دنبال یادگیری حرفه‌ای سی شارپ هستید، در دوره‌های آموزش #C با ما همراه باشید. این فقط شروع است، بیایید با هم در این مسیر پیش برویم!

اگر علاقه‌مند به یادگیری بیشتر در مورد ساختارهای داده در سی شارپ هستید، می‌توانید مقالات زیر را مطالعه کنید:

• Stack در سی شارپ: برای آشنایی با ساختار داده‌ای دیگر که برای مدیریت عناصر به صورت پشته‌ای استفاده می‌شود.
• Hashtable در سی شارپ: برای درک بهتر چگونگی کار با جداول هش در سی شارپ.
• ArrayList در سی شارپ: اگر می‌خواهید با یک ساختار داده پویا و قابل تغییر آشنا شوید.

این مقالات کمک می‌کنند تا دید عمومی بهتری نسبت به ساختارهای داده‌ای که در سی شارپ موجود هستند، داشته باشید.