数据结构与算法之队列的实现

引言

队列同样是一种特殊的线性表，其插入和删除的操作分别在表的两端进行，队列的特点就是先进先出(FIFO)。我们把向队列中插入元素的过程称为入队(Enqueue)，删除元素的过程称为出队(Dequeue)并把允许入队的一端称为队尾，允许出的的一端称为队头，没有任何元素的队列则称为空队.它的结构如下:

队列结构.png

队列实现

它的实现核心就是入队和出队操作,成员变量有队头、队尾指针和队列大小,Node节点是单向节点即可。

package queue;

import List.Node;

/**
 * Created by chenming on 16/12/29.
 * 队列的实现也可以由只对收尾操作的LinkedList实现，这里给出它的基本实现原理
 */

public class Queue {
    private Node mHead;//队头指针
    private Node mTail;//队尾部指针
    private int mSize;//大小

    public Queue() {
        clear();
    }

    /**
     * 入队操作
     *
     * @param item
     */
    public void enquene(T item) {
        Node node = new Node<>(item, null, null);
        if (isEmpty()) {
            //队列为空,从head插入
            mHead = node;
        } else {
            //队列不为空,从尾部插入
            mTail.next = node;
        }

        mTail = node;//尾部指针后移
        mSize++;
    }

    /**
     * 出队
     *
     * @return
     */
    public T dequeue() {
        if (isEmpty()) {
            return null;
        }
        T item = mHead.mData;
        mHead = mHead.next;
        if (mHead == null) {
            mTail = null;//最后一个元素出队, 更新tail指向null
        }
        mSize--;
        return item;

    }

    /**
     * 获取队列尾部元素,不删除
     *
     * @return
     */
    public T tail() {
        return isEmpty() ? null : mTail.mData;
    }

    /**
     * 获取队列头部元素,不删除
     *
     * @return
     */
    public T head() {
        return isEmpty() ? null : mHead.mData;
    }

    public T getItem(int index) {
        if (index < 0 || index >= mSize) {
            throw new IndexOutOfBoundsException();
        }
        Node node = mHead;
        for (int i = 0; i < index; i++) {
            node = node.next;
        }
        return node.mData;
    }

    public boolean contains(T item) {
        for (int i = 0; i < size(); i++){
            if(getItem(i).equals(item)){
                return true;
            }
        }
        return false;
    }

    /**
     * 清空
     */
    public void clear() {
        mHead = mTail = null;
        mSize = 0;
    }

    /**
     * 判空
     *
     * @return
     */
    public boolean isEmpty() {
        return mHead == null && mTail == null;
    }

    public int size() {
        return mSize;
    }
}

其实队列的本质还是线性表，只是它的尾部只能添加元素，头部只能删除元素，它主要应用在生产者消费者模型中，在其中扮演缓冲区的角色。这里涉及到多线程编程的阻塞线程概念，具体的原理会在以后的多线程专题中详细说明。代码地址:数据结构与算法学习JAVA描述GayHub地址