队列(queue)的定义,队列的存储结构

队列定义

队列(queue )简称队,它同堆栈一样,也是一种运算受限的线性表,
其限制是仅允许在表的一端进行插入,而在表的另一端进行删除。
在队列中把插入数据元素的一端称为 队尾(rear) ),删除数据元素的一端称为 队首(front) )。
向队尾插入元素称为 进队或入队,新元素入队后成为新的队尾元素;
从队列中删除元素称为 离队或出队,元素出队后,其后续元素成为新的队首元素。
由于队列的插入和删除操作分别在队尾和队首进行,每个元素必然按照进入的次序离队,
也就是说先进队的元素必然先离队,所以称队列为 先进先出表(First In First Out,简称FIFO)。
队列(queue)的定义,队列的存储结构_第1张图片

队列(queue)的定义,队列的存储结构_第2张图片

生活案例:排队打饭,排队进地铁站,上地铁
技术案例:多线程中就绪队列和阻塞队列


对于队列的主要操作是入队和出队操作

public interface Queue {
    // 返回队列的大小
    public int getSize();

    // 判断队列是否为空
    public boolean isEmpty();

    // 数据元素 e 入队
    public void enqueue(Object e);

    // 队首元素出队
    public Object dequeue();

    // 取队首元素
    public Object peek();
    
}       

队列的存储结构
    顺序队列
    
    方法1:使用数组作为存储结构:
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    缺点:通过出队操作将数据弹出队列后,front之前的空间还能够再次得到吗?
        不能。所以使用普通数组实现队列,就再也不能使用front之前的空间了,这会导致大量空间丢失

    
    方法2:使用循环数组作为存储结构:    
    为了解决这个问题,将普通数组换成循环数组。在循环数组中,末尾元素的下一个元素不是数组外,而是数组的头元素。
    这样就能够再次使用front之前的存储空间了
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    链式队列
    队列的链式存储可以使用单链表来实现。
    为了操作实现方便,这里采用带头结点的单链表结构。
    根据单链表的特点,选择链表的头部作为队首,链表的尾部作为队尾。
    除了链表头结点需要通过一个引用来指向之外,还需要一个对链表尾结点的引用,以方便队列的入队操作的实现。
    为此一共设置两个指针,一个队首指针和一个队尾指针,如图 所示。
    队首指针指向队首元素的前一个结点,即始终指向链表空的头结点,队尾指针指向队列当前队尾元素所在的结点。
    当队列为空时,队首指针与队尾指针均指向空的头结点

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双端队列deque  double ended queue  通常读为“deck”
      
所谓双端队列是指两端都可以进行进队和出队操作的队列,如下图所示,将队列的两端分别称为前端和后端,两端都可以入队和出队。其元素的逻辑结构仍是线性结构

队列(queue)的定义,队列的存储结构_第6张图片
 
在双端队列进队时:前端进的元素排列在队列中后端进的元素的前面,后端进的元素排列在队列中前端进的元素的后面。在双端队列出队时,无论前端出还是后端出,先出的元素排列在后出的元素的前面。

输出受限的双端队列,即一个端点允许插入和删除,另一个端点只允许插入的双端队列。 
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输入受限的双端队列,即一个端点允许插入和删除,另一个端点只允许删除的双端队列。 
队列(queue)的定义,队列的存储结构_第8张图片

    双端队列既可以用来队列操作,也可以用来实现栈操作(只操作一端就是栈了)

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