数据结构（队列）的应用——Queue（队列）和Deque(双端队列)

一、队列的定义

队列也是数据结构的其中一种，和栈相反的是。队列是只允许在一端进行插入，在另一端进行删除的线性表。

插入的一端称为队尾，删除的一端称为队头。如下图：

二、队列的顺序存储结构

基于数组实现，底层结构使用顺序表进行存储数据。

使用顺序表存储有个缺点：出队的时间复杂度高O(n); 容易形成假溢出。

循环队列：把队列的头尾相接的并且使用顺序存储结构进行数据存储的队列称之为循环队列。

三、队列的链式存储结构

队列的链式存储结构，其实就是线性表的单链表，只不过它只能尾进头出而已。即只能找头结点进行删除，在单链表的最后一个节点进行删除而已。

链式存储结构的空队列就是链表的头指针和尾指针都指向同一个节点，并且这个节点没有数据域。如下图：

四、队列的变形——双端队列（实现Deque接口）

实现Deque接口的实现类都可当做双端队列来使用，如LinkedList。

Deque是一种具有队列和栈的性质的数据结构。双端队列中的元素可以从两端弹出，也可以在两端进行插入；即可以在表的两端进行插入和删除操作。

双端队列在我们也经常使用到，如LinkedList（链表存储结构）、ArrayDeque（顺序表存储结构）、LinkedBlockingDeque(阻塞式的双端队列)。

这其中LinkedBlockingDeque是线程安全的，因为它在每次插入和删除上都加了锁来控制。如果我们还想了解更多的线程安全的队列，可以查看java并发包里面的许多实现类。

我们在这里就不分析源代码了，只要看懂了顺序表和链表的增删改查操作，队列的方法也基本一样，只是加入了一些自己的东西。

五、优先级队列（PriorityQueue）

优先级队列和通常的栈和队列一样，只不过里面的每一个元素都有一个优先级，我们在处理的时候首先处理优先级最高的。如果两个元素具有相同的优先级，则按照他们插入到队列中的先后顺序进行处理。

通过分析源代码，我看到了优先级队列的思想：

它的插入和删除操作其实就是在对一棵完全二叉树进行建堆操作。因为是一棵完全二叉树，所以我们可以用数组（而不是链表）方式来实现。因为对于数组实现的完全二叉树，index为i的节点，它的父节点的 index 是i/2，左子节点的index是i2，右子节点的index是i2+1。乘2和除2都是可以通过位移来实现的，效率上很好。而且通过保存元素个数， 可以O(1)时间只找到处于树的最未的那个元素。用数组来实现还有一个好处，就是不需要在数据结构中再实现对父、子节点的指针存储，这样也省下了不少空间。

关于完全二叉树的建堆操作，我们在之前的文章里面已经详细说明了，就是进行堆排序的过程，所以我们的优先级队列（PriorityQueue）里的元素就是有序的。

优先级队列一般分最大优先级队列和最小优先级队列 ，这两种优先级队列只是为了适应不同场合的需要而进行区分实现，在算法上来讲没有什么本质的不同。就是构建最大堆和最小堆的过程。

优先级队里的应用：MessageQueue、平常开发中有涉及到优先级的集合都可以使用优先级队列。

如果要考虑线程安全，可以使用java并发包里的PriorityBlockingQueue，里面使用了锁来保证高并发访问时候的操作，但是一般Android代码都用不到高并发。