【Java数据结构】---Queue

news2024/11/25 1:19:16

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文章目录

前言
队列Queue
队列的模拟实现
环形队列
队列练习
Deque双端队列
完结

前言

在这里插入图片描述
由图可知：Queue接口一定意义上和List接口“平级”

注意一个细节， LinkedList不仅属于List接口下的类，也属于Queue接口下的类 。根据上篇博客所说，链表与数组都可以模拟栈，而栈也是List接口下的类。

队列Queue

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。

入队列(Enqueue)：进行插入操作的一端称为队尾
出队列(Dequeue)：进行删除操作的一端称为队头
队列具有先进先出的特性

在这里插入图片描述
大家可以简单理解为日常生活中“排队”这一现象。

队列的模拟实现

简单想一想，因为LinkedList实现了Queue接口，所以Queue的底层是由链表实现的。

受到LinkedList的影响，我们下意识认为Queue的底层是双向链表，那单链表能不能来实现队列呢？
在这里插入图片描述
那么以LinkedList来实现队列怎么样呢？
建立内部类

//内部类
    public static class ListNode {
        public ListNode prev;
        public ListNode next;
        int value;

        ListNode(int value){
            this.value=value;
        }
    }

    public ListNode first=null;
    public ListNode last=null;
    int Usedsize=0;

入队列—向双向链表位置插入新节点

public void offer(int val){
        ListNode node=new ListNode(val);
        if(first==null){
            first=last=node;
        }else{
            last.next=node;
            node.prev=last;
        }
        last=node;
        Usedsize++;
    }

出队列—将双向链表第一个节点删除掉

public int poll(){
        int val=0;
        if(first==null){
            return 0;
        }
        if(first==last){
            last=null;
            first=null;
        }else{
            val=first.value;
            first=first.next;
            first.prev.next=null;
            first.prev=null;
        }
        Usedsize--;
        return val;
    }

在这里插入图片描述

获取队头元素—获取链表中第一个节点的值域

public int peek(){
        if(first==null){
            return 0;
        }
        return first.value;
    }

环形队列

一般情况下，环形队列通常使用数组实现

画图介绍一下环形队列：
在这里插入图片描述
判断空：rear与front第一次相遇就为空
判断满：

定义一个有效大小usedsize，如果它和数组大小相同，那队列就满了
添加标记，定义一个标记符。rear与front相遇为false,添加一个元素改为true,当rear与front相遇且标记符为true时为满。
浪费一个空间，判断rear的下一个是不是front(rear+1=front)

在这里插入图片描述

最重要的一个问题，rear或者front下标怎么样从 7下标到 0下标？总不能去rear+1。。。

当rear下标为 7 时：(rear+1)%len，(len为数组长度)。由此实现循环

队列练习

设计循环队列

class MyCircularQueue {

    public int front;
    public int rear;
    public int[] elem;

    public MyCircularQueue(int k) {
        elem=new int[k+1];
    }
    
    public boolean enQueue(int value) {
        if(isFull()){
            return false;
        }
        elem[rear]=value;
        rear=(rear+1) % elem.length;
        return true;
    }
    
    public boolean deQueue() {
        if(isEmpty()){
            return false;
        }
        front=(front+1)%elem.length;
        return true;
    }
    
    public int Front() {
        if(isEmpty()){
            return-1;
        }
        return elem[front];
    }
    
    public int Rear() {
        if(isEmpty()){
            return -1;
        }
        int index=(rear==0)?elem.length-1:rear-1;
        return elem[index];
    }
    
    public boolean isEmpty() {
        return rear==front;
    }
    
    public boolean isFull() {
        return (rear+1)%elem.length==front;
    }
}

Deque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。

再看这张图：在这里插入图片描述
Deque是一个接口，所以使用时必须创建LinkedList的对象。

public static void main(String[] args){
    //普通队列
    Deque<Integer> queue1=new LinkedList<>();
    //双端队列
    Queue<Integer> queue2=new LinkedList<>();
    //数组顺序的双端队列
    Queue<Integer> queue3=new ArrayDeque<>();