salesforce零基础学习（七十七）队列的实现以及应用

Posted 2020-10-01 zero.zhang

 队列和栈简单的区别为栈是后进先出，队列是先进先出。队列也是特殊的线性表，所以队列也分为顺序存储结构和链式存储结构。本篇主要描述顺序存储结构。

我们先假定一个队列里有5个元素，当我们添加新元素时，添加到队列的最后一个位置，所以时间复杂度为O(1)，当我们弹出元素时，需要将队列头部的元素弹出，并将后面的元素整体向前面平移，所以时间复杂度为O(n)。如果频繁的弹出，并且后面的元素向前面平移，这样对于性能还是影响挺大的，所以我们可以增加头指针，尾指针，不要求第一个元素必须在index为0的位置，只需要用头指针记录当前的头在哪里就好。

一.环形队列：

使用两个指针操作步骤为：

1.当在队尾添加元素情况下，队尾的指针+1，如下图，队列中添加a1,a2,a3,a4四个元素。此时队首front指针指向0，队尾rear指针指向4；

2.将队首元素进行弹出，此时队首指针front指向1，队尾指向4；

3.将元素a5添加到队尾，此时队尾指针指向到了内存长度的外面，但是下标为0还是有空缺的地方，这种情况称为假溢出。

为了避免假溢出这种情况，我们的做法为当队列满了以后，从头开始继续存储队列，直到队列满，即上图的情况下，a5进入队列以后，队尾rear指针指向下标0.

此时针对队列的空或者满的判断，可以通过队首指针和队尾指针来判断：

1.判断队列为空的条件为：front = rear，即首指针等于尾指针；

2.因为队尾可以从头开始，所以rear可以大于front，也有可能rear小于front。当队列满时，我们修改其条件，保留一个元素空间。也就是说，队列满时，数组中还有一个空闲单元。这样我们可以通过下面的表达式来判断队列已满：(rear+1) % QueueSize = front.上图中当添加完a5以后，队列中只剩下一个空闲单元我们就假定此队列已满。

3.获取当前队列的元素个数：（rear - front + QueueSize）% QueueSize

二.代码实现

代码中封装了实现队列的基本方法，判断队列是否为空，是否是满的队列，添加元素，弹出元素等。其中针对添加元素，需要考虑队列是否已经满的情况，对于弹出元素，需要考虑队列是否为空队列的情况。

 1 public with sharing class Queue {
 2     //数据集
 3     private Object[] datas{get;set;}
 4     //栈最大容量
 5     private Integer maxSize{get;set;}
 6     //队头的位置指针
 7     private Integer front{get;set;}
 8     //队尾的位置指针
 9     private Integer rear{get;set;}
10 
11     public Queue() {
12         this(10);
13     }
14 
15     public Queue(Integer queueSize) {
16         datas = new Object[queueSize];
17         maxSize = queueSize;
18         front = 0;
19         rear = 0;
20     }
21 
22     //添加元素到队列尾部，如果添加成功返回true，添加失败返回false
23     public Boolean add(Object obj) {
24         if(datas == null) {
25             throw new QueueException(\'队列未初始化\');
26         }
27         if(full()) {
28             throw new QueueException(\'队列已满\');
29         }
30         datas[rear] = obj;
31         rear = Math.mod(rear + 1, maxSize);
32         //队列
33         return true;
34     }
35 
36     //返回队列头的元素，不弹出头元素
37     public Object peek() {
38         if(datas == null) {
39             throw new QueueException(\'队列未初始化\');
40         }
41         return datas[front];
42     }
43 
44     //弹出头元素
45     public Object poll() {
46         if(datas == null) {
47             throw new QueueException(\'队列未初始化\');
48         }
49 
50         if(empty()) {
51             throw new QueueException(\'队列为空！\');
52         }
53 
54         Object returnObj = datas[front];
55         datas[front] = null;
56         front = Math.mod((front + 1),maxSize);
57         return returnObj;
58     }
59 
60     public Boolean empty() {
61         return front == rear;
62     }
63 
64     public Boolean full() {
65         return front == Math.mod(rear + 1, maxSize);
66     }
67 
68     public Integer size() {
69         return Math.mod(rear - front + maxSize ,maxSize);
70     }
71 
72     override public String toString() {
73         List<Object> objList = new List<Object>();
74         Integer tempRear;
75         if(rear < front) {
76             tempRear = rear + maxSize;
77         } else {
78             tempRear = rear;
79         }
80         for(Integer i = front;i<=tempRear;i++) {
81             if(datas[Math.mod(i, maxSize)] != null) {
82                 objList.add(datas[Math.mod(i, maxSize)]);
83             }
84         }
85         return String.join(objList, \',\');
86     }
87 
88 
89     public class QueueException extends Exception{
90 
91     }
92 }

三.测试举例：

1.队列超出内存情况：初始化一个长度为5的队列，因为队列满的时候，会空出一个元素空间，所以说实际可以添加进队列的长度为4，当添加eee的时候会报错，因为队列已满。

Queue q = new Queue(5);
q.add(\'aaa\');
q.add(\'bbb\');
q.add(\'ccc\');
q.add(\'ddd\');
q.add(\'eee\');
System.debug(LoggingLevel.INFO, \'*** q: \' + q);

 

2.正常使用添加弹出效果，每次弹出是弹出队首指针对应的元素

Queue q = new Queue(5);
q.add(\'aaa\');
q.add(\'bbb\');
q.add(\'ccc\');
q.add(\'ddd\');
String result = (String)q.poll();
System.debug(LoggingLevel.INFO, \'*** result: \' + result);
System.debug(LoggingLevel.INFO, \'*** : \' + \'aaa\'.equals(result));
q.add(\'eee\');
System.debug(LoggingLevel.INFO, \'*** q: \' + q);

总结：环形队列适用于已经知道需要分配多大内存的情况，如果不知道需要分配多少内存的情况，可以使用队列的链形结构。队列在程序中经常使用，比如场景为排队等的场景，如果有此种先进先出的场景，优先选择队列来实现。此篇只是简单的构造一下队列的模型，很多地方需要完善，有需要或者感兴趣的自行完善一下。篇中有错误的地方欢迎指出，有问题欢迎留言。