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Delphi 2009 泛型佇列 TQueue<T> 完整教學：FIFO 資料結構實戰

編輯：Delphi

佇列 (Queue) 基本觀念

佇列是「先進先出」 (FIFO, First In First Out) 的資料結構。就像排隊買票：最先排隊的人，最先買到票離開。Delphi 2009 的 TQueue<T> 提供泛型強型別支援，適用於：

訊息/工作排程系統
廣度優先搜尋 (BFS)
緩衝區/資料流處理
生產者-消費者模式

執行效果動畫

核心 API 速查

方法/屬性	說明	備註
`Enqueue(item)`	加入元素到佇列尾端	無回傳值
`Dequeue`	移除並回傳佇列前端元素	回傳 T，空佇列會拋出例外
`Peek`	查看佇列前端元素不移除	回傳 T，空佇列會拋出例外
`Count`	目前元素總數	唯讀屬性
`Clear`	清空佇列	不釋放元素物件 (除非用 TObjectQueue)
`ToArray`	轉為陣列 (前端在前)	回傳 TArray<T>

完整實作範例：記錄資料佇列

資料結構定義


type
  TRec = record
    Name: string;
    Age: Word;
  end;

var
  Queue: TQueue<TRec>;

表單操作邏輯


procedure TForm1.FormCreate(Sender: TObject);
begin
  Queue := TQueue<TRec>.Create;
  Memo1.Clear;
  Button1.Caption := '入列';
  Button2.Caption := '出列';
  Button3.Caption := '查看下一個出列';
end;

procedure TForm1.FormDestroy(Sender: TObject);
begin
  Queue.Free;
end;

// 入列
procedure TForm1.Button1Click(Sender: TObject);
var
  rec: TRec;
begin
  rec.Name := StringOfChar(Char(65 + Random(26)), 3);
  rec.Age := Random(150);
  Queue.Enqueue(rec);
  Caption := Format('目前佇列筆數: %d', [Queue.Count]);
  Memo1.Lines.Add(Format('%s, %d', [rec.Name, rec.Age])); // 同步顯示 (新增在最後)
end;

// 出列
procedure TForm1.Button2Click(Sender: TObject);
var
  rec: TRec;
begin
  if Queue.Count = 0 then Exit;
  rec := Queue.Dequeue;
  ShowMessage(Format('出列: %s, %d', [rec.Name, rec.Age]));
  Caption := Format('目前佇列筆數: %d', [Queue.Count]);
  Memo1.Lines.Delete(0); // 移除第一行 (對應佇列前端)
end;

// 查看前端
procedure TForm1.Button3Click(Sender: TObject);
var
  rec: TRec;
begin
  if Queue.Count = 0 then Exit;
  rec := Queue.Peek;
  ShowMessage(Format('前端元素: %s, %d', [rec.Name, rec.Age]));
end;

進階應用場景

1. 生產者-消費者模式 (單執行緒模擬)


var
  TaskQueue: TQueue<TTask>;

procedure Producer;
var i: Integer;
begin
  for i := 1 to 100 do
    TaskQueue.Enqueue(TTask.Create(i)); // 產生任務
end;

procedure Consumer;
var task: TTask;
begin
  while TaskQueue.Count > 0 do
  begin
    task := TaskQueue.Dequeue;
    try
      task.Execute;
    finally
      task.Free;
    end;
  end;
end;

2. 廣度優先搜尋 (BFS) 圖遍歷


procedure BFS(start: TGraphNode);
var
  queue: TQueue<TGraphNode>;
  node, neighbor: TGraphNode;
begin
  queue := TQueue<TGraphNode>.Create;
  try
    queue.Enqueue(start);
    start.Visited := True;
    while queue.Count > 0 do
    begin
      node := queue.Dequeue;
      ProcessNode(node);
      for neighbor in node.Neighbors do
        if not neighbor.Visited then
        begin
          neighbor.Visited := True;
          queue.Enqueue(neighbor);
        end;
    end;
  finally
    queue.Free;
  end;
end;

3. 固定大小循環緩衝區 (簡易版)


type
  TCircularBuffer<T> = class
  private
    FQueue: TQueue<T>;
    FMaxSize: Integer;
  public
    constructor Create(MaxSize: Integer);
    procedure Push(item: T);
    function Pop: T;
    property Count: Integer read FQueue.Count;
  end;

procedure TCircularBuffer<T>.Push(item: T);
begin
  if FQueue.Count = FMaxSize then FQueue.Dequeue; // 滿則移除最舊
  FQueue.Enqueue(item);
end;

TQueue vs TStack 行為對比

操作	TQueue (FIFO)	TStack (LIFO)
加入	Enqueue (尾端)	Push (頂端)
移除	Dequeue (前端)	Pop (頂端)
查看	Peek (前端)	Peek (頂端)
Memo 同步	Delete(0) 移除首行	Delete(Count-1) 移除尾行
典型用途	排程、BFS、緩衝	Undo、DFS、運算式求值