初阶数据结构之【队列】

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✨ 系列专栏：【数据结构】
本篇内容：浅解数据结构队列
作者简介:一名现大二的三非编程小白

前言

我们在上一篇文中认识了先进后出的栈，现在我们再来见识一下数据结构中先进先出的队列吧。与队列与栈相互之间可以怎么转换呢？

队列的概念

队列：是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，队列具有先进先出 。
入队列：进行插入操作的一端称为队尾（Rear）
出队列：进行删除操作的一端称为队头 （Tail）
就好比如核酸排队，先排队的人就先核酸一样。

在Java中 队列（Queue）是一个接口，底层其实是通过链表来实现的。

接下来让我们来了解一下队列中的常用方法吧

队列常用方法

队列中的常用方法是很容易使用的，为了更深刻地理解这些方法的底层，我来简单实现一下这些方法。

创建MyQueue类

public class MyQueue2 {
    static class ListNode{
        public int val;
        public ListNode next;

        public ListNode(int val) {
            this.val = val;
        }
    }
    public ListNode head;
    public ListNode tail;
    public int usedSize;
}

判断队列是否为null

public boolean isEmpty(){
    return usedSize == 0;
}

入队列 offer

public void offer(int val){
    ListNode node = new ListNode(val);
    if(isEmpty()){
        head = node;
        tail = head;
    }else{
        tail.next = node;
        tail = tail.next;
    }
    usedSize++;
}

出队列

public int poll(){
    if(isEmpty()){
        return -1;
    }
    if(head.next == null){
        tail = null;
    }
    int ret = head.val;
    head = head.next;
    usedSize--;
    return ret;
}

获取队列头元素 peek

public int peek(){
    if(isEmpty()){
        return -1;
    }
    return head.val;
}

这样子我们将队列的常用方法以底层为单向链表简单地实现了一遍

接下来我们来用顺序表来实现一下队列，这种通过数组实现的队列，通常情况下叫做循环队列

循环队列

class MyCircularQueue {
    private int front;
    private int rear;
    private int capacity;
    private int[] elements;

    public MyCircularQueue(int k) {
        capacity = k + 1;
        elements = new int[capacity];
        rear = front = 0;
    }

    public boolean enQueue(int value) {
        if (isFull()) {
            return false;
        }
        elements[rear] = value;
        rear = (rear + 1) % capacity;
        return true;
    }

    public boolean deQueue() {
        if (isEmpty()) {
            return false;
        }
        front = (front + 1) % capacity;
        return true;
    }

    public int Front() {
        if (isEmpty()) {
            return -1;
        }
        return elements[front];
    }

    public int Rear() {
        if (isEmpty()) {
            return -1;
        }
        return elements[(rear - 1 + capacity) % capacity];
    }

    public boolean isEmpty() {
        return rear == front;
    }

    public boolean isFull() {
        return ((rear + 1) % capacity) == front;
    }
}

队列转栈

==1.先将要入栈的元素存入一个空队列中，出栈的时候便将非空队列中的元素，入size - 1 个元素给空队列中，再将出队列的队列最后一个元素弹出
2. ==

class MyStack {

    public Queue<Integer> queue1;
    public Queue<Integer> queue2;
    public MyStack() {
        queue1 = new LinkedList<>();
        queue2 = new LinkedList<>();
    }
    
    public void push(int x) {
        if(!queue1.isEmpty()){
            queue1.offer(x);
        }else if(!queue2.isEmpty()){
            queue2.offer(x);
        }else{
            queue1.offer(x);
        }
    }
    
    public int pop() {
        if(empty()){
            return -1;
        }
        if(!queue1.isEmpty()){
            int size = queue1.size();
            for(int i = 0;i < size - 1;i++){
                queue2.offer(queue1.poll());
            }
            return queue1.poll();
        }else{
            int size = queue2.size();
            for(int i = 0;i < size - 1;i++){
                queue1.offer(queue2.poll());
            }
            return queue2.poll();
        }
    }
    
     public int top() {
        if(empty()){
            return -1;
        }
        if(!queue1.isEmpty()){
            int size = queue1.size();
            int ret = 0;
            for(int i = 0;i < size;i++){
                ret = queue1.poll();
                queue2.offer(ret);
            }
            return ret;
        }else{
            int size = queue2.size();
            int ret = 0;
            for(int i = 0;i < size;i++){
                ret = queue2.poll();
                queue1.offer(ret);
            }
            return ret;
        }

    }
    
    public boolean empty() {
        return queue1.isEmpty() && queue2.isEmpty();
    }
}

栈转队列

class MyQueue {

    private Stack<Integer> s1;
    private Stack<Integer> s2;
    public MyQueue() {
        s1 = new Stack();
        s2 = new Stack();
    }
    
    public void push(int x) {
        s1.push(x);
    }
    
    public int pop() {
        if(empty()){
            return -1;
        }
       if(s2.empty()){
           while(!s1.empty()){
               s2.push(s1.pop());
           }
       }
       return s2.pop();
    }
    
    public int peek() {
        if(empty()){
            return -1;
        }
        if(s2.empty()){
           while(!s1.empty()){
               s2.push(s1.pop());
           }
       }
        return s2.peek();
    }
    
    public boolean empty() {
        return s1.empty() && s2.empty();
    }
}