数据结构-04-队列

1-队列的结构和特点

       生活中我们排队买票,先来的先买,后来的人只能站末尾,不允许插队。先进者先出,这就是典型的"队列"。队列跟栈非常相似,支持的操作也很有限,最基本的操作也是两个:入队enqueue(),放一个数据到队列尾部;出队dequeue(),从队列头部取一个元素。

数据结构-04-队列_第1张图片

  比如我们依次入队列元素A-B-C-D,如下图所示:

数据结构-04-队列_第2张图片

比如我们依次出队列元素A-B-C,如下图所示:

数据结构-04-队列_第3张图片

数据结构-04-队列_第4张图片

数据结构-04-队列_第5张图片

       所以队列跟栈一样,也是一种操作受限的线性表数据结构。队列的应用也非常广泛,特别是一些具有某些额外特性的队列,比如循环队列、阻塞队列、并发队列。它们在很多偏底层系统、框架、中间件的开发中,起着关键性的作用。比如高性能队列Disruptor、Linux环形缓存,都用到了循环并发队列;Java concurrent并发包利用ArrayBlockingQueue来实现公平锁等。

2-队列的实现

      队列可以用数组来实现,也可以用链表来实现。用数组实现的栈叫作顺序栈,用链表实现的栈叫作链式栈。同样,用数组实现的队列叫作顺序队列,用链表实现的队列叫作链式队列。下面是利用数组实现简易版的队列,里面优化点有很多,大家可以自行实现。

public class MyArrayQueue {
    private Object[] elementData;//存储元素的数组
    private int capacity;//容量
    private int head;//队列的头部下标
    private int tail;//队列的尾部下标

    public MyArrayQueue(int capacity) {
        this.elementData = new Object[capacity];
        this.capacity = capacity;
        this.head = 0;
        this.tail = 0;
    }

    // 入队操作
    public boolean enqueue(Object item) {
        // 数组空间不够了,直接返回false,入队失败。
        if (tail == capacity){
            return false;//这个是简单实现---不涉及到数据,满了直接返回,下标不移动
        }
        // 将item放到下标为count的位置,并且count加一
        elementData[tail] = item;
        ++tail;
        return true;
    }

    // 出队操作
    public Object dequeue() {
        // 如果head == tail 表示队列为空
        if (head == tail) return null;
        // 返回下标为count-1的数组元素,并且栈中元素个数count减一
        Object tmp = elementData[head];
        ++head;
        return tmp;
    }
}

Jdk源码中也有队列相关的,其中Queue接口,

public interface Queue extends Collection

还有一些高级队列,比如阻塞队列,双端队列,并发队列等等。

3-队列的使用

      在实际的业务开发过程中,我们很少自己开发一个队列来实现业务的需求;直接使用sdk中封装好的各种高级队列来满足我们业务需求。比如阻塞队列,并发队列,环状队列;以及我们熟知线程池中,我们对过多的任务也会放进我们使用的高级队列中。

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