数据结构-队列

简介: 队列是一种特殊的线性表,只能在头尾两端进行操作

队列


  • 队列是一种特殊的线性表,只能在头尾两端进行操作
  • 队尾(rear):只能从队尾添加元素,一般叫做enQueue,入队
  • 队头(front):只能从队头移除元素,一般叫做deQueue,出队
  • 先进先出的原则,First In First Out,FIFO


队列的接口设计


  • int size(); //元素的数量
  • boolean isEmpty();    //是否为空
  • void enQueue(E element);    //入队
  • E deQueue();    //出队
  • E front();    //获取队列的头元素
  • void clear();    //清空


public class Queue<E> {

   private List<E> list = new LinkedList<>();

   public int size(){

       return list.size();

   }

   public boolean isEmpty(){

       return list.isEmpty();

   }

   public void enQueue(E element){

       list.add(element);

   }

   public E deQueue(){

       return list.remove(0);

   }

   public E front(){

       return list.get(0);

   }

}


双端队列(Deque)


  • 双端队列是能在头尾两端添加、删除的队列
  • int size(); //元素的数量
  • boolean isEmpty(); //是否为空
  • void enQueueRear(E element); //从队尾入队
  • E deQueueFront(); //从队头出队
  • void enQueueFront(E element); //从队头入队
  • E deQueueRear(); //从队尾从队
  • E front(); //获取队列的头元素
  • E rear(); //获取队列的尾元素


public class Deque<E> {

   private List<E> list = new LinkedList<>();

   public int size(){

       return list.size();

   }

   public boolean isEmpty(){

       return list.isEmpty();

   }

   public void enQueueRear(E element){

       list.add(element);

   }

   public E deQueueFront(){

       return list.remove(0);

   }

   public void enQueueFront(E element){

       list.add(0,element);

   }

   public E deQueueRear(){

       return list.remove(list.size()-1);

   }

   public E front(){

       return list.get(0);

   }

   public E rear(){

       return list.get(list.size()-1);

   }

}


循环队列


  • 循环队列底层用数组实现


public class CircleDeque<E> {

       private int front;

       private int size;

       private E[] elements;

       private static final int DEFAULT_CAPACITY = 10;


       public CircleDeque() {

           elements = (E[]) new Object[DEFAULT_CAPACITY];

       }


       public int size() {

           return size;

       }


       public boolean isEmpty() {

           return size == 0;

       }


       public void clear() {

           for (int i = 0; i < size; i++) {

               elements[index(i)] = null;

           }

           front = 0;

           size = 0;

       }


       /**

        * 从尾部入队

        * @param element

        */

       public void enQueueRear(E element) {

           ensureCapacity(size + 1);


           elements[index(size)] = element;

           size++;

       }


       /**

        * 从头部出队

        * @param element

        */

       public E deQueueFront() {

           E frontElement = elements[front];

           elements[front] = null;

           front = index(1);

           size--;

           return frontElement;

       }


       /**

        * 从头部入队

        * @param element

        */

       public void enQueueFront(E element) {

           ensureCapacity(size + 1);


           front = index(-1);

           elements[front] = element;

           size++;

       }


       /**

        * 从尾部出队

        * @param element

        */

       public E deQueueRear() {

           int rearIndex = index(size - 1);

           E rear = elements[rearIndex];

           elements[rearIndex] = null;

           size--;

           return rear;

       }


       public E front() {

           return elements[front];

       }


       public E rear() {

           return elements[index(size - 1)];

       }


       @Override

       public String toString() {

           StringBuilder string = new StringBuilder();

           string.append("capcacity=").append(elements.length)

           .append(" size=").append(size)

           .append(" front=").append(front)

           .append(", [");

           for (int i = 0; i < elements.length; i++) {

               if (i != 0) {

                   string.append(", ");

               }


               string.append(elements[i]);

           }

           string.append("]");

           return string.toString();

       }


       private int index(int index) {

           index += front;

           if (index < 0) {

               return index + elements.length;

           }

           return index - (index >= elements.length ? elements.length : 0);

       }


       /**

        * 保证要有capacity的容量

        * @param capacity

        */

       private void ensureCapacity(int capacity) {

           int oldCapacity = elements.length;

           if (oldCapacity >= capacity) return;


           // 新容量为旧容量的1.5倍

           int newCapacity = oldCapacity + (oldCapacity >> 1);

           E[] newElements = (E[]) new Object[newCapacity];

           for (int i = 0; i < size; i++) {

               newElements[i] = elements[index(i)];

           }

           elements = newElements;


           // 重置front

           front = 0;

       }

   }

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