队列-我的基础算法刷题之路
Posted 安幻辞
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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了队列-我的基础算法刷题之路相关的知识，希望对你有一定的参考价值。
本篇博客旨在整理记录自已对队列的一些总结，以及刷题的解题思路，同时希望可给小伙伴一些帮助。本人也是算法小白，水平有限，如果文章中有什么错误之处，希望小伙伴们可以在评论区指出来，共勉 💪。
本篇文章主要是讲一下基本的队列以及刷题，暂不过多涉及双端、阻塞队列。
文章目录
一、队列的概述
队列(queue) 是以顺序的方式维护的一组数据集合，在一端添加数据，从另一端移除数据。习惯来说，添加的一端称为尾，移除的一端称为头，就如同生活中的排队买商品。队列遵循先入先出、后入后出的基本原则。
队列的基本结构：
二、Java队列的特性
队列主要分为阻塞和非阻塞，有界和无界；按功能分：双端队列、优先队列、延迟队列、其他队列
三、Java 队列的基本操作
add(E e)：将元素 e 插入到队列末尾，如果插入成功，则返回 true；如果插入失败（即队列已满），则会抛出异常；remove()：移除队首元素，若移除成功，则返回 true；如果移除失败（队列为空），则会抛出异常；remove(Object o)：移除指定的元素，若移除成功，则返回 true；如果移除失败（队列为空），则会抛出异常；offer(E e)：将元素 e 插入到队列末尾，如果插入成功，则返回 true；如果插入失败（即队列已满），则返回 false；poll()：移除并获取队首元素，若成功，则返回队首元素；否则返回 null；peek()：获取队首元素，若成功，则返回队首元素；否则返回 null；isEmpty()：队列是否为空；size()：队列长度；
四、队列的代码实现
定义一个简化的队列接口：
public interface Queue<E>
/**
* 向队列尾插入值
* @param value 待插入值
* @return 插入成功返回 true, 插入失败返回 false
*/
boolean offer(E value);
/**
* 从对列头获取值, 并移除
* @return 如果队列非空返回对头值, 否则返回 null
*/
E poll();
/**
* 从对列头获取值, 不移除
* @return 如果队列非空返回对头值, 否则返回 null
*/
E peek();
/**
* 检查队列是否为空
* @return 空返回 true, 否则返回 false
*/
boolean isEmpty();
/**
* 检查队列是否已满
* @return 满返回 true, 否则返回 false
*/
boolean isFull();
4.1、链表实现
使用单向环形带哨兵链表方式来实现队列
代码：
public class LinkedListQueue<E>
implements Queue<E>, Iterable<E>
private static class Node<E>
E value;
Node<E> next;
public Node(E value, Node<E> next)
this.value = value;
this.next = next;
private Node<E> head = new Node<>(null, null);
private Node<E> tail = head;
private int size = 0;
private int capacity = Integer.MAX_VALUE;
tail.next = head;
public LinkedListQueue()
public LinkedListQueue(int capacity)
this.capacity = capacity;
@Override
public boolean offer(E value)
if (isFull())
return false;
Node<E> added = new Node<>(value, head);
tail.next = added;
tail = added;
size++;
return true;
@Override
public E poll()
if (isEmpty())
return null;
Node<E> first = head.next;
head.next = first.next;
if (first == tail)
tail = head;
size--;
return first.value;
@Override
public E peek()
if (isEmpty())
return null;
return head.next.value;
@Override
public boolean isEmpty()
return head == tail;
@Override
public boolean isFull()
return size == capacity;
@Override
public Iterator<E> iterator()
return new Iterator<E>()
Node<E> p = head.next;
@Override
public boolean hasNext()
return p != head;
@Override
public E next()
E value = p.value;
p = p.next;
return value;
;
4.2、数组实现
环形数组实现好处：
- 对比普通数组，起点和终点更为自由，不用考虑数据移动；
- ”环“意味着不会存在【越界】问题；
- 数组性能更佳；
- 环形数组比较适合实现有界队列、RingBuffer等；
代码：
/* 下标含义：
* cur 当前指针位置
* step 前进步数
* length 数组长度
*/
public class ArrayQueue<E> implements Queue<E>, Iterable<E>
private int head = 0;
private int tail = 0;
private final E[] array;
private final int length;
@SuppressWarnings("all")
public ArrayQueue(int capacity)
length = capacity + 1;
array = (E[]) new Object[length];
@Override
public boolean offer(E value)
if (isFull())
return false;
array[tail] = value;
tail = (tail + 1) % length;
return true;
@Override
public E poll()
if (isEmpty())
return null;
E value = array[head];
head = (head + 1) % length;
return value;
@Override
public E peek()
if (isEmpty())
return null;
return array[head];
@Override
public boolean isEmpty()
return tail == head;
@Override
public boolean isFull()
return (tail + 1) % length == head;
@Override
public Iterator<E> iterator()
return new Iterator<E>()
int p = head;
@Override
public boolean hasNext()
return p != tail;
@Override
public E next()
E value = array[p];
p = (p + 1) % array.length;
return value;
;
五、刷题
1. 二叉树层序遍历
题目：给你二叉树的根节点 root ，返回其节点值的 层序遍历 。（即逐层地，从左到右访问所有节点）。
输入输出样例：
示例一：
输入：root = [3,9,20,null,null,15,7]
输出：[[3],[9,20],[15,7]]
示例二：
输入：root = [1]
输出：[[1]]
示例三：
输入：root = [1]
输出：[[1]]
提示：
- 树中节点数目在范围
[0, 2000]内 -1000 <= Node.val <= 1000
解题代码：
class <成神之Java之路
既然励志在java路上走的更远，那就必须了解java的路径。先看图
image.png
更加细化的细节如下
一： 编程基础
不管是C还是C++，不管是Java还是PHP，想成为一名合格的程序员，基本的数据结构和算法基础还是要有的。下面几篇文章从思想到实现，为你梳理出常用的数据结构和经典算法。
1-1 常用数据结构
数组、链表、堆、栈、队列、Hash表、二叉树等
1-2 算法思想
算法时间复杂度和空间复杂度的分析计算
算法思想：递推、递归、穷举、贪心、分治、动态规划、迭代、分枝界限
1-3 经典算法
经典排序：插入排序、冒泡排序、快排（分划交换排序）、直接选择排序、堆排序、合并排序
经典查找：顺序查找、二分查找、二叉排序树查找
1-4 高级数据结构
B+/B-数、红黑树、图等
1-5 高级算法
图的深度优先搜索、图的广度优先搜索、拓扑排序、Dijkstra算法（单源最短路径）、霍夫曼编码、辗转相除法、最小生成树等
二：Java语言基础
诞生不过二十余年的Java语言凭借其跨平台、面向对象、适合于分布式计算的特性，广泛应用于Web网站、移动设备、桌面应用中，并且已经连续多年稳居TOBIE编程语言排行榜前列，最近更是登上冠军宝座。Java有哪些优秀而又与众不同的地方首先一定要清楚。
2-1 基础语法
Java语法格式，常量和变量，变量的作用域，方法和方法的重载，运算符，程序流程控制，各种基本数据类型及包装类
2-2 重要：集合类
Collection以及各种List、Set、Queue、Map的实现以及集成关系，实现原理
Collections和Arrays
2-3 其他JavaAPI
String和StringBuffer，System和Runtime类，Date和DateFomat类
java.lang包
java.util包（集合类体系、规则表达式、zip，以及时间、随机数、属性、资源和Timer等）
java.math包
java.net包
java.text包（各种格式化类等）
java.security包
2-4 面向对象、面向接口
对象的三大特性：封装、继承和多态，优缺点
如何设计类，类的设计原则
this关键字，final关键字，static关键字
对象的实例化过程
方法的重写和重载；方法和方法的参数传递过程
构造函数
内部类，抽象类，接口
对象的多态性（子类和父类之间的转换、父类纸箱子类的引用），抽象类和接口在多态中的应用
2-5 JVM内存模型、垃圾回收
2-6 关于异常
Throwable/Error/Exception，Checked Exception vs. Unchecked Exception，异常的捕捉和抛出，异常捕捉的原则，finally的使用
2-7 多线程
线程和进程的概念
如何在程序中创建多线程，线程安全问题，线程之间的通讯
线程的同步
死锁问题的剖析
线程池
2-8 IO
java.io包，理解IO体系的基于管道模型的设计思路以及常用IO类的特性和使用场合。
File及相关类，字节流InputStream和OutputStream，字符流Reader和Writer，以及相应缓冲流和管道流，字节和字符的转化流，包装流，以及常用包装类使用
分析IO性能
2-9XML
熟悉SAX、DOM以及JDOM的优缺点并且能够使用其中的一种完成XML的解析及内容处理；这几种解析方法的原理
2-10 一些高级特性
反射、代理、泛型、枚举、Java正则表达式
2-11 网络编程
网络通信协议原理及适用场景，Socket编程，WEB服务器的工作原理
2-11 JDK1.5、JDK1.6、JDK1.7、JDK1.8每个版本都比前面一个版本添加了哪些新特性，进行了哪些提升
三：数据库相关
前面说到了数据结构，数据库简单来说就像是电子化的档案柜，是按照一定的数据结构来组织、存储和管理数据的仓库。
3-1理论基础
数据库设计原则和范式
事务（ACID、工作原理、事务的隔离级别、锁、事务的传播机制）
3-2 各种数据库优缺点、使用场景分析
MySQL/SQLServer/Oracle以及各种NoSQL(Redis、MongoDB、Memcached、HBase、CouchDB等)
3-2 SQL语句
数据库创建，权限分配，表的创建，增删改查，连接，子查询
触发器、存储过程、事务控制
3-3 优化
索引原理及适用，大表查询优化，多表连接查询优化，子查询优化等
3-4 分库、分表、备份、迁移
导入、导出，分库、分表，冷备热备，主从备份、双机热备、纵向扩展、横向扩展
3-5 JDBC
JDBC Connection、Statement、PreparedStatement、CallableStatement、ResultSet等不同类的使用
连接池（配置使用、实现原理）
ORM，DAO
四：JavaWeb核心技术（包括部分前端）
Html5/Css/JS原生/jQuery
Ajax（跨域等）
JSP/JavaBean/Servlet/EL/JSTL/TabLib
JSF
JSON
EJB
序列化和反序列化
规则引擎
搜索引擎
模板引擎
缓存
身份认证
测试
集群
持久化
生成静态页技术
高性能
安全
事务JTA
其他需要了解的，如：管理JMX、安全JCCA/JAAS、集成JCA、通信JNDI/JMS/JavaMain/JAF、SSI技术
五、主流框架及工具
Struts1/Struts2
Spring（IoC、AOP等），SpringMVC
持久化：Hibernate/MyBatis
日志：Log4j
单元测试：JUnit
消息队列：ActiveMQ、RabbitMQ等
负载均衡：Nginx/HaProxy
Web服务器：Tomcat、JBoss、Jetty、Resin、WebLogic、WebSphere等
通信：WebService(cxf的soap、restful协议)
缓存：Redis、Memcached
工作流：Activity、JBPM
搜索引擎：lucene，基于lucene封装的solr
模板引擎：Velocity、FreeMaker
大数据：Hadoop（HDFS和MapReduce）
构建工具：Ant/Maven
六、JavaWeb系统设计与架构
Java设计模式
JAVA与UML建模
面向服务架构：SOA/SCA/ESB/OSGI/EAI，微服务
面向资源架构：ROA/REST
面向云架构：COA/Saas/云计算
大型网站负载均衡、系统调优等
七、More
排错能力：
应该可以根据异常信息比较快速的定位问题的原因和大致位置
优化能力
代码规范、代码管理：
有自己的代码规范体系，代码可读性好
知识面广：
懂各种网络产品及特性，懂各种中间件，能够知道坑在哪儿，深谙各种技术方案的优缺点，懂整合各种资源并达到最优....了解各种技术及应用场景，有足够的工作经验解决集成中遇到的各种奇葩问题
技术管理/技术总监：
产品管理、项目管理、团队建设、团队提升
CTO：
发展战略
总结：目前的我和我的目标还有很大的差距，希望每当过一段时间就来看看这些东西，看看自己是否又前进了一步。java大神任而道远，路在脚下，加油。
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以上是关于队列-我的基础算法刷题之路的主要内容，如果未能解决你的问题，请参考以下文章
零基础进阶算法工程师之路：《算法笔记》学习：C/C++快速回顾
零基础进阶算法工程师之路：《算法笔记》学习：C/C++快速回顾