数据结构-队列

Posted 2021-01-20 zsh-blogs

 先入先出的数据结构

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在 FIFO 数据结构中，将首先处理添加到队列中的第一个元素。

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 - 队列

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1. 入队：您可以单击下面的 Enqueue 以查看如何将新元素 6 添加到队列中。

    Enqueue

2. 出队：您可以单击下面的 Dequeue 以查看将删除哪个元素。

   Dequeue

队列 - 实现

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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。

这是一个供你参考的实现：

 1 package queue;
 2 
 3 import java.util.ArrayList;
 4 import java.util.List;
 5 
 6 //"static void main" must be defined in a public class.
 7 //“静态void main”必须在公共类中定义。
 8 class MyQueue {
 9     // store elements
10     // 存储元素
11     private List<Integer> data;
12     // a pointer to indicate the start position
13     //指示开始位置的指针
14     private int p_start;
15 
16     public MyQueue() {
17         data = new ArrayList<Integer>();
18         p_start = 0;
19     }
20 
21     /**
22      * Insert an element into the queue. Return true if the operation is successful.
23      */
24     //在队列中插入一个元素。如果操作成功，返回true。
25     public boolean enQueue(int x) {
26         data.add(x);
27         return true;
28     };
29 
30     /**
31      * Delete an element from the queue. Return true if the operation is successful.
32      */
33     //从队列中删除一个元素。如果操作成功，返回true。
34     public boolean deQueue() {
35         if (isEmpty() == true) {
36             return false;
37         }
38         p_start++;
39         return true;
40     }
41 
42     /** Get the front item from the queue. */
43     //从队列中获取前面的项。
44     public int Front() {
45         return data.get(p_start);
46     }
47 
48     /** Checks whether the queue is empty or not. */
49     //检查队列是否为空。
50     public boolean isEmpty() {
51         return p_start >= data.size();
52     }
53 };
54 
55 public class Main {
56     public static void main(String[] args) {
57         MyQueue q = new MyQueue();
58         q.enQueue(5);
59         q.enQueue(3);
60         if (q.isEmpty() == false) {
61             System.out.println(q.Front());
62         }
63         q.deQueue();
64         if (q.isEmpty() == false) {
65             System.out.println(q.Front());
66         }
67         q.deQueue();
68         if (q.isEmpty() == false) {
69             System.out.println(q.Front());
70         }
71     }
72 }

 

缺点

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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。

让我们考虑一种情况，即我们只能分配一个最大长度为 5 的数组。当我们只添加少于 5 个元素时，我们的解决方案很有效。 例如，如果我们只调用入队函数四次后还想要将元素 10 入队，那么我们可以成功。

但是我们不能接受更多的入队请求，这是合理的，因为现在队列已经满了。但是如果我们将一个元素出队呢？

实际上，在这种情况下，我们应该能够再接受一个元素。