【Java数据结构】线性表-队列

概念

队列：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FIFO(FirstIn First Out) 入队列：进行插入操作的一端称为队尾（Tail/Rear） 出队列：进行删除操作的一端称为队头（Head/Front）

队列的使用

在Java中，Queue是个接口，底层是通过链表实现的。


注意：Queue是个接口，在实例化时必须实例化LinkedList的对象，因为LinkedList实现了Queue接口。

public static void main(String[] args) {
	Queue<Integer> q = new LinkedList<>();
	q.offer(1);
	q.offer(2);
	q.offer(3);
	q.offer(4);
	q.offer(5); // 从队尾入队列
	System.out.println(q.size());
	System.out.println(q.peek()); // 获取队头元素
	q.poll();
	System.out.println(q.poll()); // 从队头出队列，并将删除的元素返回
	if(q.isEmpty()){
		System.out.println("队列空");
	}else{
		System.out.println(q.size());
	}
}

队列模拟实现

队列中既然可以存储元素，那底层肯定要有能够保存元素的空间，通过前面线性表的学习了解到常见的空间类型有两种：顺序结构 和 链式结构。

public class Queue {
    // 双向链表节点
    public static class ListNode{
        ListNode next;
        ListNode prev;
        int value;
        ListNode(int value){
            this.value = value;
        }
    }
    ListNode first; // 队头
    ListNode last; // 队尾
    int size = 0;
    // 入队列---向双向链表位置插入新节点
    public void offer(int e){
        ListNode newNode = new ListNode(e);
        if(first == null){
            first = newNode;
// last = newNode;
        }else{
            last.next = newNode;
            newNode.prev = last;
// last = newNode;
        }
        last = newNode;

        size++;
    }
    // 出队列---将双向链表第一个节点删除掉
    public int poll(){
// 1. 队列为空
// 2. 队列中只有一个元素----链表中只有一个节点---直接删除
// 3. 队列中有多个元素---链表中有多个节点----将第一个节点删除
        int value = 0;
        if(first == null){
            throw new RuntimeException("队列没有元素 poll失败");
        }else if(first == last){
            last = null;
            first = null;
        }else{
            value = first.value;
            first = first.next;
            first.prev.next = null;
            first.prev = null;
        }
        --size;
        return value;
    }
    // 获取队头元素---获取链表中第一个节点的值域
    public int peek(){
        if(first == null){
            throw new RuntimeException("队列没有元素 peek失败");
        }
        return first.value;
    }
    public int size() {
        return size;
    }
    public boolean isEmpty(){
        return first == null;
    }
}

循环队列

实际中我们有时还会使用一种队列叫循环队列。如操作系统课程讲解生产者消费者模型时可以就会使用循环队列。环形队列通常使用数组实现。

如何区分空与满

1. 通过添加 size 属性记录
2. 保留一个位置
3. 使用标记
   

双端队列 (Deque)

双端队列（deque）是指允许两端都可以进行入队和出队操作的队列，deque 是 “double ended queue” 的简称。那就说明元素可以从队头出队和入队，也可以从队尾出队和入队。

Deque是一个接口，使用时必须创建LinkedList的对象。