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集合——Queue
- Queue接口和Deque接口
- ArrayDeque和LinkedList类
- 实战演练
- 实战演练
- 集合转换
- 综合实例
Queue接口和Deque接口
Queue接口是Collection的子接口，以先进先出（First-In-First-Out，FIFO）的方式排列其元素，称为队列(queue)。
- Queue接口的常用方法(两组)：
//操作失败抛出异常
boolean add(E e)
E remove()
E element()
//操作失败不抛出异常
boolean offer(E e)
E poll()
E peek()
- Deque接口实现双端队列，它支持从两端插入和删除元素，它同时实现了Stack和Queue的功能。
- 基本操作方法，如下表所示。
| 操作类型 | 队首元素操作 | 队尾元素操作 |
|---|---|---|
| 插入元素 | addFirst(e) offerFirst(e) | addLast(e) offerLast(e) |
| 删除元素 | removeFirst() pollFirst() | removeLast() pollLast() |
| 返回元素 | getFirst() peekFirst() | getLast() peekLast() |
ArrayDeque和LinkedList类
- ArrayDeque类和LinkedList类是Deque的实现类，前者是可变数组的实现，后者是线性链表的实现。
- 可以使用增强的for循环和迭代器访问Deque的元素。
实战演练
例：ArrayDequeDemo.java
import java.util.*;
public class ArrayDequeDemo {
public static void main(String[] args) {
int[] elements = { 1, 2, 3, 0, 7, 8, 9 };
ArrayDeque<Integer> queue = new ArrayDeque<>();
queue.addFirst(5); // 将元素5添加到队列queue中
// 将数组中的前三个元素添加到queue
for (int i = 0; i < 3; i++)
queue.addFirst(elements[i]);
// 将数组中的后三个元素添加到queue
for (int i = 4; i < 7; i++)
queue.offerLast(elements[i]);
// 访问queue中的每个元素
for (Integer v : queue)
System.out.print(v + " ");
System.out.println("\nsize = " + queue.size());
}
}
- 如果需要经常在线性表内添加或删除元素，使用LinkedList类实现的列表的效率较高。
- LinkedList类的构造方法
- ①public LinkedList( )：创建空的链表
- ②public LinkedList(Collection c)：用集合c中的元素创建一个链表
【注意】创建LinkedList对象不需要指定初始容量 - LinkList类同时实现了List接口和Queue接口。
LinkedList类的常用方法
| 常用方法 | 功能说明 |
|---|---|
| public void addFirst(E e) | 将元素e插入到列表的开头 |
| public void addLast(E e) | 将元素e添加到列表的末尾 |
| public E getFirst( ) | 返回列表中的第一个元素 |
| public E getLast( ) | 返回列表中的最后一个元素 |
| public E removeFirst( ) | 删除并返回列表中的第一个元素 |
| public E removeLast( ) | 删除并返回列表中的最后一个元素 |
实战演练
【例】利用LinkedList构造一个先进后出的栈。
import java.util.*;
class StringStack
{
private LinkedList<String> ld=new LinkedList<String>();
public void push(String name)
{
ld.addFirst(name);
}
public String pop()
{
return ld.removeFirst();
}
public boolean isEmpty()
{
return ld.isEmpty();
}
}
public class LinkedListDemo{
public static void main(String[] args) {
Scanner sc=new Scanner(System.in);
StringStack stack=new StringStack();
System.out.println("请输入数据(quit结束)");
while(true)
{
String input=sc.next();
if(input.equals("quit"))
break;
stack.push(input);
}
System.out.println("先进后出的顺序：");
while(!stack.isEmpty())
System.out.print(stack.pop()+" ");
}
}
集合转换
1️⃣可将Collection转换成不同类型的集合。
public ArrayList(Collection c)
public HashSet(Collection c)
public LinkedList(Collection c)
2️⃣可将Queue对象转换成一个List。
Queue<String> queue = new LinkedList<>();
queue.add("hello");
queue.add("world");//hello,world
List<String> myList = new ArrayList<>(queue);
3️⃣可将List对象转换成Set对象。
Set<String> set = new HashSet<>(myList);//world,hello
综合实例
我们可以将Queue的示例复杂化一些，通过引入更多的功能和逻辑来展示Queue在实际应用中的潜力。该示例模拟了一个简单的银行客户队列系统，其中包括多个窗口（虽然在这个示例中我们主要关注一个队列），客户入队、出队以及查询队列状态等功能。
import java.util.LinkedList;
import java.util.Queue;
public class BankQueueSystem {
private Queue<Customer> queue = new LinkedList<>();
// 假设这是银行的一个客户类
static class Customer {
private String name;
private int ticketNumber; // 假设这是客户的排队号
public Customer(String name, int ticketNumber) {
this.name = name;
this.ticketNumber = ticketNumber;
}
@Override
public String toString() {
return "Customer{" +
"name='" + name + '\'' +
", ticketNumber=" + ticketNumber +
'}';
}
}
// 客户入队
public void enqueueCustomer( customer) {
synchronized (queue) {
// 在实际应用中，这里可能需要更复杂的逻辑来分配ticketNumber
queue.offer(customer);
System.out.println(customer.name + " 加入队列，当前位置：" + customer.ticketNumber);
// 注意：这里的ticketNumber只是为了示例，实际上在队列中通常不直接存储位置信息
}
}
// 客户出队（服务完成）
public Customer dequeue() {
synchronized (queue) {
if (queue.isEmpty()) {
System.out.println("队列为空，没有客户可以服务。");
return null;
}
Customer customer = queue.poll();
System.out.println(customer.name + " 离开队列，服务完成。");
return customer;
}
}
// 显示队列状态
public void showQueueStatus() {
synchronized (queue) {
if (queue.isEmpty()) {
System.out.println("队列为空。");
} else {
System.out.println("当前队列中的客户：");
for (Customer customer : queue) {
System.out.println(customer);
}
}
}
}
public static void main(String[] args) {
BankQueueSystem bankQueue = new BankQueueSystem();
// 模拟客户入队
bankQueue.enqueue(new Customer("Alice", 1));
bankQueue.enqueue(new Customer("Bob", 2));
bankQueue.enqueue(new Customer("Charlie", 3));
// 显示队列状态
bankQueue.showQueueStatus();
// 模拟服务过程，客户出队
bankQueue.dequeue();
bankQueue.dequeue();
// 再次显示队列状态
bankQueue.showQueueStatus();
// 尝试出队一个不存在的客户（队列为空）
bankQueue.dequeue();
}
}
在这个示例中，我们创建了一个BankQueueSystem类，它内部维护了一个Queue 来存储银行客户。我们定义了一个Customer内部类来表示客户，包含客户的名字和一个假设的排队号（ticketNumber），但在实际队列操作中，我们通常不直接在队列元素中存储位置信息，这里只是为了示例目的。
我们为BankQueueSystem类添加了三个方法：enqueue用于客户入队，dequeue用于客户出队（即服务完成），showQueueStatus用于显示当前队列的状态。在main方法中，我们模拟了客户的入队和出队过程，并展示了队列状态的变化。
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