Non-Generic Queue in CSharp

في المقال ده، هنتكلم عن Queue، وهو واحد من الـ Non-Generic Collections المهمة في C# واللي بيمثل مبدأ First-In, First-Out (FIFO).

الـ Queue موجود في System.Collections، وبنستخدمه لما نكون محتاجين نوصل للعناصر بنفس الترتيب اللي دخلت بيه.

What is Queue and How Does it Work?

الـ Queue هو collection بيشتغل بمبدأ FIFO، يعني “أول واحد دخل هو أول واحد يخرج”.

أحسن مثال عشان نفهم المبدأ ده هو طابور الناس اللي واقفين عشان يقطعوا تذاكر سينما. أول شخص بيدخل الطابور هو أول شخص بيوصل للشباك وبياخد التذكرة.

في C#، الـ Queue بيشتغل بنفس الطريقة. العناصر بتدخل الطابور من نهايته، وبتخرج من بدايته. العمليات الأساسية ليها أسماء خاصة:

• الـ Enqueue: دي عملية إضافة عنصر جديد في آخر الـ Queue.
• الـ Dequeue: دي عملية إزالة العنصر اللي موجود في أول الـ Queue.

graph TD
    subgraph Queue Flow
        direction LR
        Input --> A[Enqueue];
        A --> B{Queue};
        B --> C[Dequeue];
        C --> Output;
    end

ملحوظة: زي الـ Stack، فيه نسختين من Queue في C#. واحدة Non-Generic في System.Collections (اللي بنتكلم عنها هنا)، وواحدة Generic و type-safe اسمها Queue<T> في System.Collections.Generic.

Characteristics of Queue

• الـ Enqueue() بتضيف عنصر في آخر الـ Queue.
• الـ Dequeue() بتحذف أقدم عنصر (اللي في أول الـ Queue).
• الـ Peek() بترجع أقدم عنصر من غير ما تحذفه.
• الـ Capacity بتاعته بتزيد تلقائيًا لما بنضيف عناصر.
• بيقبل قيم null وقيم مكررة.

Creating a Queue

أول حاجة، لازم نعمل using System.Collections;. بعدين بننشئ instance من الـ Queue.

// Create an empty queue with default capacity
Queue queue = new Queue();

فيه طرق تانية للإنشاء، زي إنك تحدد الـ capacity الأولية، أو تنشئه من collection تانية.

Adding Elements (Enqueue)

عشان نضيف عناصر للـ Queue، بنستخدم الـ method اللي اسمها Enqueue(). الـ method دي بتضيف العنصر في آخر الـ Queue.

// Create a queue collection
Queue queue = new Queue();
 
// Add items to the queue using the Enqueue() method
queue.Enqueue(101);
queue.Enqueue("Hello");
queue.Enqueue(3.14f);
queue.Enqueue(true);
queue.Enqueue(67.8);
queue.Enqueue('A');
 
// Printing the queue items using a foreach loop
// The loop starts from the first element added
foreach (var item in queue)
{
    Console.WriteLine(item);
}

الـ Queue كـ Non-Generic collection بيقبل أي نوع بيانات.

Removing Elements

Dequeue() vs. Clear()

• الـ Dequeue(): دي الـ method الأساسية اللي بتحذف العنصر اللي في أول الـ Queue وبترجعهولك. لو الـ Queue فاضي وحاولت تعمل Dequeue()، هيحصل InvalidOperationException.
• الـ Clear(): بتحذف كل العناصر اللي في الـ Queue مرة واحدة.

Console.WriteLine($"All Queue Elements: Count {queue.Count}");
foreach (var item in queue)
{
    Console.Write($"{item} ");
}
 
// Remove and return an item from the queue using the Dequeue() method
Console.WriteLine($"\n\nDeleted Element: {queue.Dequeue()}"); // The first element (101) is removed
 
Console.WriteLine($"\nAll Queue Elements After Deletion: Count {queue.Count}");
foreach (var item in queue)
{
    Console.Write($"{item} ");
}
 
// Clear all elements
queue.Clear();
Console.WriteLine($"\n\nQueue Elements After Clear Operation: Count {queue.Count}"); // Count will be 0

Getting the First Element

إزاي تشوف العنصر اللي في أول الطابور من غير ما تحذفه؟ هنا بيجي الفرق بين Dequeue() و Peek().

Dequeue() vs. Peek()

• الـ Dequeue(): بتحذف العنصر اللي في أول الـ Queue وبترجعه.
• الـ Peek(): بترجع العنصر اللي في أول الـ Queue من غير ما تحذفه.

لو الـ Queue فاضي، الاتنين بيرموا InvalidOperationException.

Console.WriteLine($"Total Elements present in Queue: {queue.Count}"); // e.g., 6
 
// Using Dequeue()
Console.WriteLine($"First Element of Queue is {queue.Dequeue()}"); // Returns 101 and removes it
Console.WriteLine($"Total Elements present in Queue: {queue.Count}"); // Now 5
 
// Using Peek()
Console.WriteLine($"First Element of Queue is {queue.Peek()}"); // Returns "Hello" but doesn't remove it
Console.WriteLine($"Total Elements present in Queue: {queue.Count}"); // Still 5

Checking for an Element

عشان تتأكد إذا كان فيه عنصر معين موجود في الـ Queue أو لأ، بنستخدم Contains(object).

if (queue.Contains("Hello"))
{
    Console.WriteLine("Element 'Hello' is found");
}
else
{
    Console.WriteLine("Element 'Hello' is not found");
}

ملحوظة أداء: الـ Contains() بتاخد وقت O(n)، يعني بتلف على كل العناصر عشان تلاقي العنصر المطلوب، فممكن تكون بطيئة لو الـ Queue كبير جدًا.

Other Useful Methods and Properties

• الـ Clone(): بتعمل shallow copy من الـ Queue.
• الـ CopyTo(array, index): بتنسخ عناصر الـ Queue لـ array عادية، بنفس الترتيب (من الأول للآخر).

Properties

• الـ Count: بترجع عدد العناصر الحالية في الـ Queue.
• الـ IsSynchronized: بتعرفك إذا كان الـ Queue ده thread-safe.
• الـ SyncRoot: بترجع object ممكن نستخدمه عشان نعمل synchronization يدوي.

نصيحة: زي باقي الـ Non-Generic Collections، يُفضل استخدام النسخة الـ Generic وهي Queue<T> في الأكواد الحديثة عشان تستفيد من الـ type safety والأداء الأفضل.