数据结构:队列
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篇首语:本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理,主要介绍了数据结构:队列相关的知识,希望对你有一定的参考价值。
数据结构:队列
先入先出的数据结构
说明
在先入先出数据结构中,将首先处理队列中的第一个元素,即front所指的位置元素。
如上图所示,队列是典型的 FIFO 数据结构。插入(insert)操作也称作入队(enqueue),新元素始终被添加在队列的末尾
。 删除(delete)操作也被称为出队(dequeue)。 你只能移除第一个元素
。
示例
入队操作
出队操作
队列实现
为了实现队列,我们可以使用动态数组和指向队列头部的索引。
如上所述,队列应支持两种操作:入队和出队。入队会向队列追加一个新元素,而出队会删除第一个元素。 所以我们需要一个索引来指出起点。
// "static void main" must be defined in a public class. class MyQueue { // store elements private List<Integer> data; // a pointer to indicate the start position private int p_start; public MyQueue() { data = new ArrayList<Integer>(); p_start = 0; } /** Insert an element into the queue. Return true if the operation is successful. */ public boolean enQueue(int x) { data.add(x); return true; }; /** Delete an element from the queue. Return true if the operation is successful. */ public boolean deQueue() { if (isEmpty() == true) { return false; } p_start++; return true; } /** Get the front item from the queue. */ public int Front() { return data.get(p_start); } /** Checks whether the queue is empty or not. */ public boolean isEmpty() { return p_start >= data.size(); } }; public class Main { public static void main(String[] args) { MyQueue q = new MyQueue(); q.enQueue(5); q.enQueue(3); if (q.isEmpty() == false) { System.out.println(q.Front()); } q.deQueue(); if (q.isEmpty() == false) { System.out.println(q.Front()); } q.deQueue(); if (q.isEmpty() == false) { System.out.println(q.Front()); } } }
上面的实现很简单,但在某些情况下效率很低。 随着起始指针的移动,浪费了越来越多的空间。 当我们有空间限制时,这将是难以接受的。
如果我们出队了一个元素,此时第一个位置将空出来,这个空间的浪费我们可以使用循环队列来解决。
循环队列
说明
循环队列是一种线性数据结构,其操作表现基于 FIFO(先进先出)原则并且队尾被连接在队首之后以形成一个循环。它也被称为“环形缓冲器”。
循环队列的一个好处是我们可以利用这个队列之前用过的空间。在一个普通队列里,一旦一个队列满了,我们就不能插入下一个元素,即使在队列前面仍有空间。但是使用循环队列,我们能使用这些空间去存储新的值。
实现
class MyCircularQueue { private int[] data; private int head; private int tail; private int size; /** Initialize your data structure here. Set the size of the queue to be k. */ public MyCircularQueue(int k) { data = new int[k]; head = -1; tail = -1; size = k; } /** Insert an element into the circular queue. Return true if the operation is successful. */ public boolean enQueue(int value) { if (isFull() == true) { return false; } if (isEmpty() == true) { head = 0; } tail = (tail + 1) % size; data[tail] = value; return true; } /** Delete an element from the circular queue. Return true if the operation is successful. */ public boolean deQueue() { if (isEmpty() == true) { return false; } if (head == tail) { head = -1; tail = -1; return true; } head = (head + 1) % size; return true; } /** Get the front item from the queue. */ public int Front() { if (isEmpty() == true) { return -1; } return data[head]; } /** Get the last item from the queue. */ public int Rear() { if (isEmpty() == true) { return -1; } return data[tail]; } /** Checks whether the circular queue is empty or not. */ public boolean isEmpty() { return head == -1; } /** Checks whether the circular queue is full or not. */ public boolean isFull() { return ((tail + 1) % size) == head; } } /** * Your MyCircularQueue object will be instantiated and called as such: * MyCircularQueue obj = new MyCircularQueue(k); * boolean param_1 = obj.enQueue(value); * boolean param_2 = obj.deQueue(); * int param_3 = obj.Front(); * int param_4 = obj.Rear(); * boolean param_5 = obj.isEmpty(); * boolean param_6 = obj.isFull(); */
队列用法
除基本Collection
操作外,队列还提供额外的插入,提取和检查操作。这些方法中的每一种都以两种形式存在:一种在操作失败时抛出异常,另一种返回特殊值(null或false,具体取决于操作)。后一种形式的插入操作专门用于容量限制的队列 实现; 在大多数实现中,插入操作不会失败。
// "static void main" must be defined in a public class. public class Main { public static void main(String[] args) { // 1. Initialize a queue. Queue<Integer> q = new LinkedList(); // 2. Get the first element - return null if queue is empty. System.out.println("The first element is: " + q.peek()); // 3. Push new element. q.offer(5); q.offer(13); q.offer(8); q.offer(6); // 4. Pop an element. q.poll(); // 5. Get the first element. System.out.println("The first element is: " + q.peek()); // 7. Get the size of the queue. System.out.println("The size is: " + q.size()); } }
以上是关于数据结构:队列的主要内容,如果未能解决你的问题,请参考以下文章