java队列--数据结构

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前言

顺序表和链表两种存储方式实现数据结构--队列。


本文源代码网址:https://gitee.com/zfranklin/java/tree/master/dataStructure/src/com/njupt/queue

https://gitee.com/zfranklin/java/tree/master/dataStructure/src/com/njupt/queue


队列的性质

先进先出。如果一个单向行驶的隧道,先进隧道的先出去,后面一个接着一个排队,顺序不可打乱。

数组队列

成员变量

1.一个数组,存储数据

2.一个size,表示队列长度

3.head和tail,队列不像栈只在一端进出数据,所以要定义head和tail两个标志一进一出,我们以头出尾进为例。

方法

用数组实现队列,和数组实现栈一样,两种构造方法。


数据进入队列:

不能用栈的push,约定俗成push和pop时栈的方法,队列用in和out。

正常情况下:只需要在tail+1的位置存入新数据,但是由于head方会出数据,有多余的空间,还能进数据,所以tail = (tail+1)%this.values.length 。用取模使得数组循环起来,剩余的空间也能循环利用。值得注意的是,如果是进第一个数据,head的值要变为tail。

java 复制代码
this.tail = (this.tail+1)%this.values.length;
this.values[this.tail] = num;
this.size++;
if(this.size==1) this.head = this.tail;

也有可能遇到整个数组都被用完的情况,这个时候我们需要扩容。

在搬移数据时和栈不同,栈搬数据只需要将短数组数据一个一个搬入长数组,下标一样。但是队列进进出出,下标不知道是多少。干脆从head开始一个一个搬进长数组,长数组从下标为0开始。因为满了才会扩容,所以循环次数为 this.values.length。短数组的下标仍然要+1取模,循环把数组前前后后的数组都读完。

java 复制代码
public void capacityIncrease()
{
	T temp[] = (T[])new Object[(this.values.length+1)*2];
	int j=this.head;
	for(int i=0;i<this.values.length;i++)
	{
		temp[i] = this.values[j];
		j = (j+1)%this.size;
	}
	this.head = 0;
	this.tail = this.size-1;
	values = temp;
	System.out.println("capacity increased,size="+this.size);
}

最后头置0,尾时this.size-1。还要记得把temp临时数组赋给this.values。


数据出队列out

先判断队列是否为空,size是否为0。若为0,返回false,出数据失败。

然后head+1,仍然要取模,循环起来。this.size--。和进数据对应的,当this.size==0时,this.tail也要变为this.tail一样的值。因为最后一个数据tail和head肯定是一样的,out之后,head往前走,但是tail不动,tail在head的前面去了。如果再进数据,倒也没问题,但是如果其他地方要用 tail 和 head ,可能会出现奇怪的问题。所以能避免尽量避免。

链表栈

成员变量

仅需头结点,尾结点,size可有可无,如果有,有需要直接返回size;没有,有需要从头到尾遍历一遍,有多少个结点,就有多大的size。

头进尾出,还是头出尾进?

头插头删都是比较好处理的,关键是尾部。尾插也很容易,尾删就难了。先要遍历一遍找到尾的前一个结点,再把前一个结点的next变为null。所以尾进头出比较简便。

方法

无需自写构造函数。

in 进数据:尾插

注意第一个数据进入时,头节点也要指向第一个数据。

out 出数据:头删

删完最后一个数据时,head会变成空,但是tail仍然指向最后一个数据。再重新in新数据,使用起来没有问题。但是最好在删完数据时把tail置空,让垃圾回收器尽快把不用的空间回收了。

java 复制代码
public boolean out()
{
	if(this.head == null) 
	{
		System.out.println("Out failed");
		return false;
	}	
	this.head = this.head.next;
	this.size--;
	if(this.head == null) this.tail = null;
	return true;
}

总结

顺序存储和链式存储在实现队列时优劣明显,链式比数组方便很多。不过数组实现队列运用的循环数组的思想比较有趣,和C语言专栏的密码专函小练习类似。

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