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目录
- 1.前言
- 2.概念
- 3.队列的使用
- 4.循环队列
- 5.双端队列
- 6.经典习题
- 6.1队列实现栈
- 6.2栈实现队列
- 7.总结
1.前言
同学们排队等过车吧，最先去排队的人就是第一个出队上车的人。这就是日常生活中的队列。在数据结构中，队列也是这样的，最先进队的人最先出队，那我们就通过这篇文章来了解队列的详细知识点吧。
2.概念
队列：只允许在一端进行插入数据操作，在另一端进行删除数据操作的特殊线性表，队列具有先进先出FIFO(First In First Out) 入队列：进行插入操作的一端称为队尾（Tail/Rear） 出队列：进行删除操作的一端称为队头（Head/Front）
3.队列的使用
在Java中，Queue是个接口，底层是通过链表实现的。
注意
Queue是个接口，在实例化时必须实例化LinkedList的对象，因为LinkedList实现了Queue接口。
public static void main(String[] args) {
Queue<Integer> q = new LinkedList<>();
q.offer(1);
q.offer(2);
q.offer(3);
q.offer(4);
q.offer(5); // 从队尾入队列
System.out.println(q.size());
System.out.println(q.peek()); // 获取队头元素
q.poll();
System.out.println(q.poll()); // 从队头出队列，并将删除的元素返回
if(q.isEmpty()){
System.out.println("队列空");
}else{
System.out.println(q.size());
}
}
4.循环队列
实际中我们有时还会使用一种队列叫循环队列。如操作系统课程讲解生产者消费者模型时可以就会使用循环队列。环形队列通常使用数组实现。
设计循环队列：
设计思路
1.首先要创建一个数组，我们再定义两个参数来确定环形数组的下个元素存放的下标end和第一个元素下标first。
2.当添加元素时，直接添加到end位置，end+1，但如果如上图，走到7的位置，那么end能直接+1吗？肯定是不行的，那么我们就可以把下一个下标定义为(end+1)%queue.length。
3.那么我们该如何判满和判空呢？我们通常认为如果end下标等于first下标就认为空，如果end是下一个元素的下标等于first元素下标，那么就认为队列满，这样判断我们就会浪费一个空间来，所以设置数组大小的时候为K+1
public class MyCircularQueue {
int[] queue;
int first=0;
int end=0;
MyCircularQueue(int k){
queue=new int[k+1];
}
public int Front(){
if(isEmpty()){
return -1;
}
return queue[first];
}
public int Rear(){
if (isEmpty()) {
return -1;
}
if (end==0){
return queue[queue.length-1];
}else {
return queue[end-1];
}
}
public Boolean enQueue( int value){
if(isFull()){
return false;
}
queue[end]=value;
end=(end+1)%queue.length;
return true;
}
public Boolean deQueue(){
if(isEmpty()){
return false;
}
first=(first+1)%queue.length;
return true;
}
public Boolean isEmpty(){
if(first==end){
return true;
}else {return false;}
}
public Boolean isFull(){
if((end+1)%queue.length==first){
return true;
} else {
return false;
}
}
}
5.双端队列
***双端队列（deque）***是指允许两端都可以进行入队和出队操作的队列，deque 是 “double ended queue” 的简称。那就说明元素可以从队头出队和入队，也可以从队尾出队和入队。
Deque是一个接口，使用时必须创建LinkedList或者ArrayList的对象。
在实际工程中，使用Deque接口是比较多的，栈和队列均可以使用该接口。
Deque<Integer> stack = new ArrayDeque<>();//双端队列的线性实现
Deque<Integer> queue = new LinkedList<>();//双端队列的链式实现
6.经典习题
6.1队列实现栈
使用两个队列实现一个后入先出（LIFO）的栈：OJ链接
解题思路
插入元素的时候，哪一个队列不为空就插入哪一个队列
删除元素的时候，先把size-1个元素移到另外一个队列，再删除最会一个元素
易错点，不能定义stack.size()来表示从一个队列进入另一个队列的元素，因为size是一直在变的。
public class MyStack {
public Queue<Integer> sq1;
public Queue<Integer> sq2;
public int size=0;
public MyStack() {
sq1=new LinkedList<>();
sq2=new LinkedList<>();;
}
public void push(int x) {
if(!sq1.isEmpty()){
sq1.offer(x);
}
if(!sq2.isEmpty()){
sq2.offer(x);
}
if(sq1.isEmpty()&&sq2.isEmpty()){
sq1.offer(x);
}
size++;
}
public int pop() {
if(!sq1.isEmpty()){
for (int i=0;i<size-1;i++){
int x= sq1.poll();
sq2.offer(x);
}
size--;
return sq1.poll();
}
else if(!sq2.isEmpty()){
for (int i=0;i<size-1;i++){
int x= sq2.poll();
sq1.offer(x);
}
}
size--;
return sq2.poll();
}
public int top() {
int x=-1;
if(!sq1.isEmpty()){
for (int i=0;i<size;i++){
x= sq1.poll();
sq2.offer(x);
}
}
else if(!sq2.isEmpty()){
for (int i=0;i<size;i++){
x= sq2.poll();
sq1.offer(x);
}
}
return x;
}
public boolean empty() {
return sq1.isEmpty()&&sq2.isEmpty();
}
}
6.2栈实现队列
请你仅使用两个栈实现先入先出队列：OJ链接
解题思路
定义两个栈s1，和s2，每次入队列存入s1中，每次出队列存入s2中。
当要出队列时，就把s1的元素依次出队，进入s2当中，s2再出队列
易错点，不能定义stack.size()来表示从s1进入s2的元素，因为s1的size是一直在变的。
class MyQueue {
Stack<Integer> stack1;
Stack<Integer> stack2;
public MyQueue() {
stack1=new Stack<>();
stack2=new Stack<>();
}
public void push(int x) {
stack1.push(x);
}
public int pop() {
if(stack2.isEmpty()){
while(!stack1.isEmpty()){
stack2.push(stack1.pop());
}
}
return stack2.pop();
}
public int peek() {
if(stack2.isEmpty()){
while(!stack1.isEmpty()){
stack2.push(stack1.pop());
}
}
return stack2.peek();
}
public boolean empty() {
return stack2.isEmpty()&&stack1.isEmpty();
}
}
7.总结
本篇文章主要介绍了队列的使用，循环队列，双端队列，以及如何用队列实现栈，用栈实现队列。
下期预告：二叉树
