《征服数据结构》双端队列

数据结构和算法2024-06-08 19:06

摘要：

1，双端队列的介绍

2，双端队列的数组实现

3，双端队列的链表实现

1，双端队列的介绍

前面我们讲到队列的时候，知道队列是一种先进先出（FIFO, First-In-First-Out）的数据结构，并且它只能在尾部插入，头部删除。而我们今天要讲是双端队列（deque，double-ended queue），就是两端都可以插入和删除的一种数据结构，如下图所示。

双端队列除了队列中间的元素不能操作，两边的元素都可以操作，所以我们既可以把它当作队列来使用，又可以把它当做栈来使用，所以它是一种具有队列和栈的性质的一种数据结构。

双端队列的常见函数如下，这里要注意如果双端队列为空的时候，是不能删除的，也不能获取队列中的元素，具体细节可以看下面的代码。

cs 复制代码

void addFirst(int val)// 在头部添加元素。
void addLast(int val) // 在尾部添加元素。
int pollFirst() // 移除头部元素。
int pollLast() // 移除尾部元素。
int peekFirst() // 获取头部元素，不删除。
int peekLast() // 获取尾部元素，不删除。
int size() // 获取元素的个数。

2，双端队列的数组实现

双端队列既可以用数组实现，也可以用链表实现，在java中使用双端队列常见的有两个类，一个是LinkedList，它是通过链表实现的，还一个是ArrayDeque，他是通过数组实现的。

这两种实现方法都比较简单，其中ArrayDeque中数组的长度必须是 2 的幂次方，这个和HashMap中数组长度一样，主要是为了方便计算。

使用数组实现双端队列也是需要front和rear两个变量，一个是指向队列的头部，一个是指向队列尾部的下一个空闲位置，添加和删除的规则如下：

1，头部添加元素，front往左移。

2，尾部添加元素，rear往右移。

3，头部删除元素，front往右移。

4，尾部删除元素，rear往左移。

因为队列中数组长度是固定的，在元素添加和删除的时候，我们可以把它看作是循环队列，也就是说当 front 指向数组第一个元素的时候，添加之前要让它指向数组的最后一个元素，前提是队列没有满，同理 rear 也一样。