摘要:概述前面说完了栈,接下来再看看另一种很基础的数据结构,队列。很明显,队列的操作也是受限的,插入元素入队只能在队尾,删除元素出队只能在队头。这时候我们需要进行数据搬移,性能会受到影响,而循环队列解决了这个问题。
1. 概述
前面说完了栈,接下来再看看另一种很基础的数据结构,队列。顾名思义,队列跟我们现实生活中的排队很相似:例如我们在食堂排队打饭,先来的先打到,后来的只能一次排在后面,不允许插队。很明显,队列的操作也是受限的,插入元素(入队)只能在队尾,删除元素(出队)只能在队头。结合下面的图就很容易理解了:
2. 队列实现
和栈一样,队列也有两种实现方式,使用数组实现的队列叫做顺序队列,使用链表实现的队列叫做链式队列。这里我实现了链式队列,你也可以根据其思想使用数组来实现。
public class LinkedListQueue { private Node head;//队头节点指针 private Node tail;//队尾节点指针 private int size;//队列中元素个数 public LinkedListQueue() { this.head = null; this.tail = null; this.size = 0; } //入队 public boolean enqueue(String value) { Node node = new Node(value); if(tail == null) { head = tail = node; this.size ++; return true; } tail.next = node; tail = node; this.size ++; return true; } //出队列 public String dequeue() { if(head == null) return null;//队列为空 String result = head.getData(); head = head.next; this.size --; return result; } //定义链表节点 public static class Node{ private String data; private Node next; public Node(String data) { this.data = data; this.next = null; } public String getData() { return data; } } }
3. 循环队列
在使用数组实现队列的时候,会出现一个问题,就是随着队头和队尾指针的后移,就算数组中还有空间,也不能进行入队操作了。这时候我们需要进行数据搬移,性能会受到影响,而循环队列解决了这个问题。
循环队列就是将数组首尾相连,形成了一个环形:
如上图,当指针 tail 到达数组末尾的时候,并不进行数据搬移,而是直接将指针向前移,到达了 0 这个位置。在进行一次入队,就变成了下面的样子:
可以看到,循环队列判断空的条件是 head == tail,而怎么判断队列满呢?答案是 (tail + 1)== head 的时候,队列就满了,不能看出循环队列实际上浪费了一个存储空间。下面我给出了循环队列的代码实现:
public class CircularQueue { private String[] items; private int size; private int head; private int tail; public CircularQueue(int capacity) { this.items = new String[capacity]; this.size = 0; this.head = 0; this.tail = 0; } public CircularQueue() { this(16); } //入队列 public boolean enqueue(String value) { if((tail + 1) % items.length == head) return false;//队列已满 items[tail] = value; //head 和 tail 指针的移动不是简单的加减1了 tail = (tail + 1) % items.length; this.size ++; return true; } //出队列 public String dequeue() { if(head == tail) return null;//队列为空 String result = items[head]; head = (head + 1) % items.length; this.size --; return result; } //队列中元素个数 public int size() { return size; } //打印队列中数据 public void print() { int h = head; int t = tail; while(h != t) { System.out.print(items[h] + " "); h = (h + 1) % items.length; } System.out.println(); } }
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