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队列
队列是只允许在一端进行插入操作，而在另一端进行删除操作的线性表，一种先进先出的数据结构。
队尾：允许插入的一端。
队头：允许删除的一端。
队列的模拟实现
队列的底层可以是顺序表，可以是链表实现。
队列的链式实现
在实现队列前我们先思考使用什么样的链表来实现？
由于栈的特性是先入先出，如果使用单链表和双向链表都可以，
只要在单链表标记一下尾节点就行，
但是因为Java提供的是双向链表实现的，所以我们使用双向链表。
接口实现
实现的接口如下：
public class MyQueue {
//入队列
public void offer(int val) {}
//出队列
public int poll() {}
//获取队头元素 但是不删除
public int peek() { }
//判空
public boolean isEmpty() { }
//获取队列元素个数
public int size(){}
}
内部类
跟双向链表的内部类实现差不多。
static class ListNode{
public int val;
public ListNode prev;
public ListNode next;
public ListNode(int val) {
this.val = val;
}
}
public ListNode head;
public ListNode last;
入队列
实现思路：
- 先看队列是否为空，为空，头尾指向入队节点。
- 不为空尾节点的后继next指向入队节点，入队节点前驱prev指向尾节点，尾节点变为入队节点。
public void offer(int val){
ListNode cur = new ListNode(val);
if(isEmpty()){
head = last = cur;
return;
}
last.next = newNode;
newNode.prev = last;
last = newNode;
}
出队列
实现思路：
- 先判断队列是否为空，队列为空抛异常。
- 队列不为空，将头节点记录下来，头节点后一个节点前驱prev置为空，头节点变为后一个节点。
public int poll() throws NullPointerException{
try{
if(isEmpty()){
throw new NullPointerException;
}
}catch(NullPointerException e){
e.printStackTrace();
}
ListNode cur = head;
head.next.prev = null;
head = head.next;
return cur.val;
}
获取队头元素 但是不删除
实现思路：
- 先判断队列是否为空，队列为空抛异常。
- 队列不为空，返回头节点。
public int peek() throws NullPointerException{
try{
if(isEmpty()){
throw new NullPointerException;
}
}catch(NullPointerException e){
e.printStackTrace();
}
return head.val;
}
判空
直接返回头是否为空就行。
public boolean isEmpty(){
return head == null;
}
获取队列元素个数
直接循环遍历即可。
public int size(){
ListNode cur = head;
int size = 0;
while(cur != null){
cur = cur.next;
size++;
}
return size;
}
队列的顺序实现（循环队列）
直接使用顺序表的缺陷
当我们直接使用顺序表来放数据时，我们将元素入队列放在数组尾，出队列时将数组前面元素出去后，会使前面浪费的空间越来越大。
基于此我们就用循环队列来实现，还是数组作为底层，但我们将其想象成一个圆。
接口实现
class MyCircularQueue {
//构造器，设置队列长度为 k
public MyCircularQueue(int k) {}
// 向循环队列插入一个元素。如果成功插入则返回真。
public boolean enQueue(int value) {}
//从循环队列中删除一个元素。如果成功删除则返回真。
public boolean deQueue() {}
//从队首获取元素。如果队列为空，返回 -1
public int Front() {}
//获取队尾元素。如果队列为空，返回 -1 。
public int Rear() {}
//检查循环队列是否为空。
public boolean isEmpty() {}
//检查循环队列是否已满。
public boolean isFull() {}
};
成员变量
数组arr ，头下标front，尾节点下一个下标rear，数组长度size。
private int []arr;
private int front;
private int rear;
private int size;
构造器，设置队列长度为 k
因为我们使用的判空方法（下文讲）会造成一个空间的浪费，所以多申请一个空间。
public MyCircularQueue(int k) {
size = k+1;
arr = new int[size];
front = rear = 0;
}
向循环队列插入一个元素 成功插入则返回真
实现思路：
- 判断队列是否已满，满了就返回false。
- 不满就在rear放。
- 因为是循环队列，所以rear的赋值要使用取余。
public boolean enQueue(int value) {
if(isFull()){
return false;
}else{
arr[rear] = value;
rear = (rear + 1) % size;
return true;
}
}
从循环队列中删除一个元素 成功删除则返回真
实现思路：
- 判断队列是否为空，空就返回false。
- 不空就直接将front指向下一个位置。
- 因为是循环队列，所以front的赋值要使用取余。
public boolean deQueue() {
if(isEmpty()){
return false;
}else{
front = (front + 1) % size;
return true;
}
}
从队首获取元素。如果队列为空，返回 -1
实现思路：
- 先判断队列是否为空，为空返回-1。
- 不为空，返回front下标对应值。
public int Front() {
if(isEmpty()){
return -1;
}else{
return arr[front];
}
}
获取队尾元素。如果队列为空，返回 -1
实现思路：
- 先判断队列是否为空，为空返回-1。
- 不为空，再判断rear是否为0，是0就返回数组最后一个元素。
- 不为0，就直接返回rear-1下标对应的元素。
public int Rear() {
if(isEmpty()){
return -1;
}else{
if(rear == 0){
return arr[size - 1];
}else{
return arr[rear - 1];
}
}
}
检查循环队列是否为空
检查空根据循环队列的实现有两种方法：
- 使用usedSize记录队列元素个数，个数为0就是空。
- 空一个空间，如果front和rear相等那就是空。
public boolean isEmpty() {
return rear == front;
}
检查循环队列是否已满
检查满根据循环队列的实现有两种方法：
- 使用usedSize记录队列元素个数，个数和size相等就是满。
- 空一个空间，如果rear的下一个位置就是front那就是满。
public boolean isFull() {
return front == (rear+1) % size;
}
Java中的Queue
Java中Queue的底层是LinkedList实现的。
并且Queue只是一个接口，必须new对象LinkedList才能使用。
实现的接口
实现的接口如下：
常用方法
常用方法如下：