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  • 队列的介绍队列是一种先进先出(FIFO)的线性的数据结构,队列的主要操作为入队和出队。队头:队列的出口端,队尾:队列的入口端,通常在数组中表示为最后入队元素的下一个位置。在数组实现时,注意:若队头不断有...

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    队列的介绍

    队列是一种先进先出(FIFO)的线性的数据结构,队列的主要操作为入队和出队。

    队头:队列的出口端,队尾:队列的入口端,通常在数组中表示为最后入队元素的下一个位置。

    在用数组实现时,注意:若队头不断有元素出队,那么队列的可用空间就会变小,所以我们通常用循环队列来实现,此时队尾也可能出现在队头的前面。

    相关学习视频教程推荐:java学习

    队列的数组实现

    队列的数组实现这里的队列一般都是循环队列!

    特别注意:

    (1)队列满时的判断条件为(队尾下标+1) % 数组长度 = 队头下标

    (2)队尾指针指向的位置空出一位,因此队列最大容量比数组长度小1。public class MyQueue {

    private int[] array;

    private int front;

    private int rear;

    public MyQueue(int capacity){

    array = new int[capacity];

    }

    /*

    入队时,只需判断队列是否已满,若队列已满,则抛出异常,其他情况(包括队列为空)都正常插入

    */

    public void enQueue(int data) throws Exception{

    if((rear+1) % array.length == front)

    throw new Exception("队列已满,不能入队!");

    array[rear] = data;

    rear = (rear+1) % array.length;

    }

    /*

    出队时,判断队列是否为空,若队列为空,抛出异常

    */

    public int deQueue() throws Exception{

    if(front == rear)

    throw new Exception("队列为空,不能出队!");

    int temp = array[front];

    front = (front+1) % array.length;

    return temp;

    }

    // public void output(){

    // for(int i = front; ((i+1) % array.length) <= rear; i++){

    //一直在循环输出,严重错误!不能把取模判断语句写在条件里面!

    // i %= array.length;

    // System.out.println(array[i]);

    // }

    // }

    public void output(){

    for(int i = front; i != rear; i = (i+1) % array.length){

    System.out.println(array[i]);

    }

    }

    public static void main(String[] args) throws Exception{

    MyQueue myQueue = new MyQueue(5);//长度为5的队列只能插入4个元素

    myQueue.enQueue(1);

    myQueue.enQueue(3);

    myQueue.enQueue(2);

    myQueue.enQueue(4);

    myQueue.deQueue();

    myQueue.deQueue();

    myQueue.enQueue(5);

    myQueue.enQueue(6);

    myQueue.output();

    }

    }

    队列的链表实现

    队列用链表实现时,用头指针指向队列的第一个节点,用尾指针指向队列的最后一个节点。public class MyQueue_LinkList {

    private static class Node{

    int data;

    Node next;

    Node(int data){

    this.data = data;

    }

    }

    private Node front;

    private Node rear;

    private int size;//队列中实际元素的个数

    private int maxsize;

    public MyQueue_LinkList(int capacity){

    maxsize = capacity;

    }

    public void enQueue(int data) throws Exception{

    if(size >= maxsize)

    throw new Exception("队列已满,无法入队");

    Node insertedNode = new Node(data);

    if(size == 0){

    front = insertedNode;

    rear = insertedNode;

    }

    else{

    rear.next = insertedNode;

    rear = insertedNode;

    }

    size++;

    }

    public int deQueue() throws Exception{

    if(front == null)

    throw new Exception("队列为空,无法出队!");

    int temp;

    if(front == rear)//队列中只有一个节点

    rear = null;

    temp = front.data;

    front = front.next;

    size--;

    return temp;

    }

    public void output(){

    Node temp = front;

    for(int i = 0 ; i < size; i++){

    System.out.println(temp.data);

    temp = temp.next;

    }

    }

    public static void main(String[] args) throws Exception{

    MyQueue_LinkList myQueue_linkList = new MyQueue_LinkList(5);

    myQueue_linkList.enQueue(1);

    myQueue_linkList.enQueue(3);

    myQueue_linkList.enQueue(2);

    myQueue_linkList.deQueue();

    myQueue_linkList.deQueue();

    myQueue_linkList.enQueue(5);

    myQueue_linkList.enQueue(7);

    myQueue_linkList.output();

    }

    }

    队列的应用场景

    (1)银行排队,先来先服务。

    (2)多线程中,争夺公平锁的等待队列,就是按照访问顺序来决定线程在队列中的次序的。

    (3)网络爬虫实现网站抓取,就是把待抓取的网站URL存入队列中,再按照存入队列的顺序来依次抓取和解析。

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  • Java链表实现队列

    2021-01-27 11:32:17
    问题:用链表实现一个先进先出队列 分析: 1、链表实现,必须有一个节点能够装数据和下一个节点的指针(引用) 2、队列必须要有队首、队尾指针和记录当前队列大小的整型数 3、入队:往队尾加,队尾的下一个...

    问题:用链表实现一个先进先出的队列

    分析:

    1、链表实现,必须有一个节点能够装数据和下一个节点的指针(引用)

    2、队列必须要有队首、队尾指针和记录当前队列大小的整型数

    3、入队:往队尾加,队尾的下一个指针指向新元素,随后移动队尾指针指向新元素

    4、出队:取出队首数据,移动队首指针指向队首的下一个元素

    5、边界问题考虑

    实现

    1、节点类 

    /**
     * 队列结点
     *
     * @author zab
     * @date 2021-01-27 11:13
     */
    public class Node {
        private Node next;
        private Object object;
    
        public Node(Node next, Object object) {
            this.next = next;
            this.object = object;
        }
    
        public Node getNext() {
            return next;
        }
    
        public void setNext(Node next) {
            this.next = next;
        }
    
        public Object getObject() {
            return object;
        }
    
        public void setObject(Object object) {
            this.object = object;
        }
    }
    

    2、队列类

    
    /**
     * 简单队列
     *
     * @author zab
     * @date 2021-01-27 11:03
     */
    public class MyQueue {
        private Node head;
        private Node tail;
        private int size;
    
        public MyQueue() {
            this.head = null;
            this.tail = null;
            this.size = 0;
        }
    
        public boolean in(Object o) {
            //1、队列没有元素的情况
            if (size == 0) {
                head = new Node(null, o);
                tail = head;
                size++;
                return true;
            }
            //2、如果队列有元素
            Node newTailNode = new Node(null, o);
            tail.setNext(newTailNode);
            tail = newTailNode;
            size++;
            return true;
        }
    
        public Object out() {
            //1、队列没有元素的情况
            if (size == 0) {
                return null;
            }
            //2、如果队列有1个元素
            if (size == 1) {
                Object o = head.getObject();
                head = tail = null;
                size--;
                return o;
            }
            Object o = head.getObject();
            head = head.getNext();
            size--;
            return o;
        }
    
        public int getSize() {
            return size;
        }
    }
    

    3、测试类

    public class MyQueueTest {
        public static void main(String[] args) {
            MyQueue myQueue = new MyQueue();
            myQueue.in(1);
            myQueue.in(2);
            myQueue.in(3);
            myQueue.in(4);
    
            Object out = myQueue.out();
            Object out1 = myQueue.out();
            Object out2 = myQueue.out();
            Object out3 = myQueue.out();
            Object out4 = myQueue.out();
    
            System.out.println(out);
            System.out.println(out1);
            System.out.println(out2);
            System.out.println(out3);
            System.out.println(out4);
        }
    }

    4、结果

    1
    2
    3
    4
    null

    Process finished with exit code 0

     可以看到,一个元素出队后,队列是2-->3-->4-->null

    只剩最后一个元素时,是head和tail都指向4

     当全部出队的时候,head和tail都指向null,这里得益于只有一个节点的出队方法边界处理。

    展开全文
  • 但相较而言数组实现不够灵活,缺点明显,所以一般推荐用链表实现,比较简单,大家应该直接看代码就明白了,主要记住这两种数据结构的特性 栈是先进后出,队列先进先出。 1、定义一个结点类 public class ...

    栈和队列结构的实现可以用数组和链表均可,但相较而言数组实现不够灵活,缺点明显,所以一般推荐用链表来实现,比较简单,大家应该直接看代码就明白了,主要记住这两种数据结构的特性 栈是先进后出,队列是先进先出。

    1、定义一个结点类

    public class ListNode<T> {
        T data;
        ListNode<T> next;
    }
    

    2、实现栈类

    package com.shengxue.demo1;
    
    /**
     * 用链表实现一个栈结构
     */
    public class ListNodeStack<T> {
        private ListNode<T> pHead;
    
        public ListNodeStack(ListNode<T> pHead) {
            this.pHead = pHead;
        }
    
        public ListNodeStack() {
            pHead = new ListNode<T>();
            pHead.data = null;
            pHead.next = null;
        }
    
        //判断栈是否为空
        boolean isEmpty(){
            return pHead == null;
        }
    
        //获取栈中元素的个数
        int size(){
            int size = 0;
            ListNode<T> next = pHead.next;
            while(next != null){
                next= next.next;
                size++;
            }
            return size;
        }
    
        //压栈
        void push(T e){
            ListNode<T> p = new ListNode<>();
            p.data = e;
            p.next = pHead.next;
            pHead.next = p;
        }
    
        //出栈,返回栈顶元素
        T pop(){
            ListNode<T> tmp = pHead.next;
            if(tmp != null){
                pHead.next = tmp.next;
                return tmp.data;
            }
            System.out.println("栈已为空");
            return null;
        }
    
        //取得栈顶元素
        T top(){
            if(pHead.next != null){
                return pHead.next.data;
            }
            System.out.println("栈已为空");
            return null;
        }
    
        public static void main(String[] args) {
            ListNodeStack<Integer> stack = new ListNodeStack<Integer>();
            stack.push(1);
            stack.push(2);
            stack.push(3);
            System.out.println("栈顶元素:"+stack.top());
            System.out.println("栈大小为:"+stack.size());
            stack.pop();
            System.out.println("出栈一个");
            System.out.println("栈顶元素:"+stack.top());
            System.out.println("栈大小为:"+stack.size());
        }
    }
    
    

    3、实现队列

    package com.shengxue.demo1;
    
    /**
     * 链表实现队列
     */
    public class MyQueue<T> {
        //队列首元素
        private ListNode<T> pHead;
        //队列尾元素
        private ListNode<T> pEnd;
    
        //分配头结点
        public MyQueue(){
            pEnd = pHead = null;
        }
    
        //判断队列是否为空
        boolean isEmpty(){
            if(pHead == null){
                return true;
            }else {
                return false;
            }
        }
    
        //获取栈中元素个数
        int size(){
            int size = 0;
            ListNode<T> p = pHead;
            while(p != null){
                p = p.next;
                size++;
            }
            return size;
        }
    
        //入队列
        void inQueue(T e){
            ListNode<T> p = new ListNode<>();
            p.data = e;
            p.next = null;
            if(pHead == null){
                pHead = pEnd = p;
            }else {
                pEnd.next = p;
                pEnd = p;
            }
        }
    
        //出队列
        void outQueue(){
            if(pHead == null){
                return;
            }
            pHead = pHead.next;
            if(pHead == null){
                pEnd = null;
            }
        }
    
        //取得队列首元素
        T getFront(){
            if(pHead == null){
                System.out.println("该队列为空");
                return null;
            }
            return pHead.data;
        }
    
        //取得队尾元素
        T getLast(){
            if(pEnd == null){
                System.out.println("该队列为空");
                return null;
            }
            return pEnd.data;
        }
    
        public static void main(String[] args) {
            MyQueue<Integer> queue = new MyQueue<>();
            queue.inQueue(1);
            queue.inQueue(2);
            queue.inQueue(3);
            System.out.println("队列大小:"+queue.size());
            System.out.println("队列头元素:"+queue.getFront());
            System.out.println("队列尾元素:"+queue.getLast());
            queue.outQueue();
            System.out.println("队列大小:"+queue.size());
            System.out.println("队列头元素:"+queue.getFront());
            System.out.println("队列尾元素:"+queue.getLast());
        }
    }
    
    
    展开全文
  • * 队列是一种先进先出的数据结构 * 队列支持的操作: * 判断队列是否为空 * 判断队列是否已经满了 * 查看队列已经有多少元素 * 将一个元素入队 * 将一个元素出队 * 查看队头的元素,但不出队 * 队列在底层...
    /**
     * 队列的接口
     * 队列是一种先进先出的数据结构
     * 队列支持的操作:
     * 判断队列是否为空
     * 判断队列是否已经满了
     * 查看队列已经有多少元素
     * 将一个元素入队
     * 将一个元素出队
     * 查看队头的元素,但不出队
     * 队列在底层可以用数组实现,也可以用链表实现
     * 但不管实现方式如何,都必须满足此接口中的规定
     */
    public interface MyQueue<Item> extends Iterable<Item>{
        /**
         * 判断队列是否为空
         * @return 如果队列为空,则返回true;否则,返回false
         */
        public boolean isEmpty();
    
        /**
         * 判断队列是否为满,满了返回true,否则返回false
         * @return
         */
        public boolean isFull();
    
        /**
         * 返回队列中元素的个数
         * @return 个数
         */
        public int size();
    
        /**
         * 入队,将一个元素入队
         * @param item 待入队的元素
         * @return 入队成功返回true,否则返回false
         */
        public boolean enqueue(Item item);
    
        /**
         * 将一个元素出队
         * @return  出队成功返回出队的元素,否则返回null
         */
        public Item dequeue();
    
        /**
         * 查看队列头部的元素,但不出队
         * @return 队列头部的元素,如果没有元素,返回null
         */
        public Item get();
    }
    
    /**
     * 底层使用链表实现队列,而且这个版本带头结点
     * 初始化的时候,指针front和rear都指向头结点
     * 入队时,让新的结点插在表尾
     * 出队时,删除头结点之后的那个结点
     * 用这种方法实现队列最容易出错的地方是在只剩下一个元素的时候出队,
     * 因为此时要改变rear的值,让它重新指向头结点
     * @param <Item>
     */
    public class LinkedQueueWithHeadNode<Item> implements MyQueue<Item> {
        private Node front;
        private Node rear;
        private int size;
        private class Node{
            Item item;
            Node next;
        }
    
        /**
         * 构造函数初始化队列,生成新的结点,并且让front和rear都指向它
         * size=0
         */
        public LinkedQueueWithHeadNode() {
            front=new Node();
            front.item=null;    //头结点中的数据域是null,当然默认也是null
            front.next=null;
            rear=front;
            size=0;
        }
    
        @Override
        public boolean isEmpty() {
            return front==rear;
        }
    
        /**
         * 链式的队列理论上不会满,这也是链式的优点
         * @return
         */
        @Override
        public boolean isFull() {
            return false;
        }
    
        @Override
        public int size() {
            return size;
        }
    
        @Override
        public boolean enqueue(Item item) {
            Node newNode =new Node();
            newNode.item=item;
            newNode.next=null;
            rear.next=newNode;
            rear=newNode;
            size++;
            return true;
        }
    
        /**
         * 出队的逻辑比较复杂
         * 如果链表有两个及以上的元素,那么就属于正常情况
         * 删除头结点之后的那个结点就可以完成出队
         * 然而如果链表就只有一个元素,即头结点和之后的一个结点
         * 那么在删除完头结点后面那个结点后,还需要维护rear结点,
         * 让rear结点重新指向头结点
         * @return
         */
        @Override
        public Item dequeue() {
            if(isEmpty()){
                return null;
            }
            Node p=front.next;
            Item old=p.item;
            front.next=p.next;
            if(p==rear){
                rear=front;
            }
            size--;
            return old;
        }
    
        @Override
        public Item get() {
            if(isEmpty()){
                return null;
            }
            return front.next.item;
        }
    
        @Override
        public Iterator<Item> iterator() {
            return new LinkedQueueIterator1();
        }
    
        private class LinkedQueueIterator1 implements Iterator<Item>{
            private Node p=front;
            @Override
            public boolean hasNext() {
                return p!=rear;
            }
    
            @Override
            public Item next() {
                Item item=p.next.item;
                p=p.next;
                return item;
            }
        }
    }
    
    

    测试:

    public class LinkedQueueTest1 {
        public static void main(String[] args) {
            MyQueue<Integer> myQueue=new LinkedQueueWithHeadNode<>();
            myQueue.enqueue(1);
            myQueue.enqueue(2);
            myQueue.enqueue(13);
            myQueue.enqueue(20);
            myQueue.enqueue(35);
            myQueue.enqueue(50);
            myQueue.enqueue(70);
            System.out.println("size is "+myQueue.size());
            System.out.println("删除了"+myQueue.dequeue());
            System.out.println("删除了"+myQueue.dequeue());
            System.out.println("删除了"+myQueue.dequeue());
            System.out.println("删除了"+myQueue.dequeue());
            myQueue.enqueue(100);
            System.out.println("size is "+myQueue.size());
            System.out.println("next is "+myQueue.get());
            for (int i:myQueue){
                System.out.println(i);
            }
        }
    }
    

    结果:

    size is 7
    删除了1
    删除了2
    删除了13
    删除了20
    size is 4
    next is 35
    35
    50
    70
    100
    

    以上是带头结点的链式队列,接下来是不带头结点的链式队列的实现。

    /**
     * 不带头结点的链表
     * 初始的时候,front和rear都为null
     * 入队的时候,要判断是否是从空表到插入第一个结点(这是一个特殊的情况)
     * 正常情况是表非空,那么就是正常插入到链表的尾部
     * 出队的时候,要判断是剩下唯一一个结点被删除(这是一个特出的情况)
     * 如果还是有很多结点,那么从表头删除即可
     * 由于不带头结点,所以默认的构造函数即可
     * @param <Item>
     */
    public class LinkedQueueWithoutHeadNode<Item> implements MyQueue<Item> {
        private Node front;
        private Node rear;
        private int size;
        private class Node{
            Item item;
            Node next;
        }
        @Override
        public boolean isEmpty() {
            return front==null;
        }
    
        /**
         * 链式队列,所以理论上不会满
         * @return
         */
        @Override
        public boolean isFull() {
            return false;
        }
    
        @Override
        public int size() {
            return size;
        }
    
        @Override
        public boolean enqueue(Item item) {
            Node newNode =new Node();
            newNode.item=item;
            newNode.next=null;
            if(rear==null){
                rear=newNode;
            }
            rear.next=newNode;
            rear=newNode;
            if(front==null){
                front=rear;
            }
            size++;
            return true;
        }
    
        @Override
        public Item dequeue() {
            if(isEmpty()){
                return null;
            }
            Item old=front.item;
            front=front.next;
            if(front==null){
                rear=null;
            }
            size--;
            return old;
        }
    
        @Override
        public Item get() {
            if (isEmpty()){
                return null;
            }
            return front.item;
        }
    
        @Override
        public Iterator<Item> iterator() {
            return new LinkedQueueIterator2();
        }
    
        private class LinkedQueueIterator2 implements Iterator<Item>{
            private Node cur=front;
            @Override
            public boolean hasNext() {
                return cur!=null;
            }
    
            @Override
            public Item next() {
                Item item=cur.item;
                cur=cur.next;
                return item;
            }
        }
    }
    

    测试:

    public class LinkedQueueTest2 {
        public static void main(String[] args) {
            MyQueue<Integer> myQueue=new LinkedQueueWithoutHeadNode<>();
            myQueue.enqueue(1);
            myQueue.enqueue(2);
            myQueue.enqueue(13);
            myQueue.enqueue(20);
            myQueue.enqueue(35);
            myQueue.enqueue(50);
            myQueue.enqueue(70);
            System.out.println("size is "+myQueue.size());
            System.out.println("删除了"+myQueue.dequeue());
            System.out.println("删除了"+myQueue.dequeue());
            System.out.println("删除了"+myQueue.dequeue());
            System.out.println("删除了"+myQueue.dequeue());
            myQueue.enqueue(100);
            System.out.println("size is "+myQueue.size());
            System.out.println("next is "+myQueue.get());
            for (int i:myQueue){
                System.out.println(i);
            }
        }
    }
    

    结果:

    size is 7
    删除了1
    删除了2
    删除了13
    删除了20
    size is 4
    next is 35
    35
    50
    70
    100
    

    到此为止,队列的java基本实现已经全部完毕。
    总结:
    队列可以在底层用数组和链表来实现。
    数组实现一般采用循环数组,因为不会浪费空间。
    数组的实现只要控制好了索引的位置,实现的方式可以不同。
    具体实现看上一篇博客:
    https://blog.csdn.net/Yangziqi_usst/article/details/83657054
    而采用链表来实现队列,理论上队列不会满。链式队列分为带头结点和不带头结点。
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java用一个链表实现先进先出队列

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