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引言：敲门砖编辑
认识Queue基础
Queue定义
Queue 使用
这就是循环队列 ⬆️
Queue 基本方法
模拟实现队列
一：by 数组
二：by 单链表
实现循环队列 ：
双端队列
创建
方法
引言：敲门砖
（👈图片from豆包） 排队在日常生活中难以避免，排队不插队成了当今社会的公序良俗，干饭人干饭魂，谁第一个冲到食堂，站在打饭窗口，谁就第一个能拿到饭后继的人排在其后，排成一列（先到先吃）。那在计算机中的队列呢？
认识Queue基础
from JDK 17 Documentation
Queue定义
队列（Queue）也是一个进行了进一步的封装和限制的线性表，提供了入队列、出队列、取队首元素。在 Java 中，Queue 是一个接口，它继承自 Collection 接口，通常遵循 FIFO（先进先出） 原则。
队列这样的数据结构，常用于辅助“耗时较长的”的操作、无法一次处理完的操作，而这就需要按照顺序，一个一个的进行处理，这时就可以将待处理的数据放到队列中，确保处理顺序不乱，先进的先处理。
Queue 使用
由于Queue 是一个接口，不能创建实例只能通过创建其他类去实现该接口，并实现抽象方法。
Queue
// 之所以 new LinkedList 是因为其实现了Queue 接口
Queue
// 基于数组 更高效、元素个数上限可控 内存使用率更高
如上图 基于数组，初始时，head 和 tail 都指向 0 位置，此时认为是一个空队列。 随着元素入队[head,tail) 前闭后开，tail后移；元素出队，head后移 ，head++ 后其之前指向的元素就被视为无效了，逻辑删除了。
数组是有固定容量的，当tail 走到数组末尾是否意味着队列就满了呢？
给上图变形一下
首尾相接，当head 和 tail 重合时，队列就满了 。 但上面说过 初始时 head , tail 重合，队列为空 ❓那怎么区分 满 or 空
方案一：
牺牲一个格子，当 tail 走到 head 前面一个位置时就视作队列为满； 方案二：
引入变量 size 当 size == 数组长度时即为满；size == 0 空 入队 size++
出队 size--
这就是循环队列 ⬆️
在用代码实现循环队列前先认识一下队列的基本方法：
Queue 基本方法
方法类别方法名功能描述队列空时队列满时入队列add(E e)把元素添加到队列尾部抛出异常抛出异常offer(E e)尝试将元素添加到队列尾部抛出异常返回 false出队列remove()移除队首元素抛出异常抛出异常poll()移除队首元素返回 null返回 null查看队首元素element()查看队首,不取出抛出异常抛出异常peek()查看队首，不取出返回 null返回 null
黄色的方法更常用
还有 size() 获取队中元素个数 isEmpty() 判空
模拟实现队列
一：by 数组
package queue;
import java.util.Scanner;
public class MyQueueByArray {
private String[] arr = null;
private int head = 0;
private int tail = 0;
private int size = 0;
public MyQueueByArray(){
arr = new String[1000];
}
public MyQueueByArray(int capacity){
arr = new String[capacity];
}
public void offer(String val){
// 如果队列满了
if(size == arr.length){
// 可抛异常，可扩容（不建议）
return;
}
// 把新的元素放到 tail 的位置上
arr[tail] = val;
// 更新 tail 的指向
tail++;
if(tail == arr.length){
tail = 0;
}
// 更新 tail 的指向 的另一种写法
// tail = (tail + 1) % arr.length;
// 更新元素个数
size++;
}
public String poll(){
if(size == 0){
return null;
}
// 取出队首元素，保存起来，以便返回
String val = arr[head];
head++;
if(head == arr.length){
head = 0;
}
size--;
return val;
}
public String peek(){
if(size == 0){
return null;
}
return arr[head];
}
public boolean isEmpty(){
return size == 0;
}
public int size(){
return size;
}
}
二：by 单链表
package queue;
import java.util.ArrayDeque;
import java.util.Queue;
import java.util.Scanner;
// 基于单链表实现队列
public class MyQueue {
// 链表的一个节点
static class Node{
public String val;
public Node next;
public Node(String val){
this.val = val;
this.next = null;
}
}
// 把队列的头部和尾部都记录下来
// 基于链表实现队列：
// 这个做法 链表的头/尾与队列的头/尾是一致的
// 1. 入队 -> 尾插
// 2. 出队 -> 头删
// 也可以
// 1. 入队 -> 头插
// 2. 出队 -> 尾删
//
private Node head = null;
private Node tail = null;
// 入队
public void offer(String val){
// 链表尾插
Node newNode = new Node(val);
// 链表为空
if(head == null){
head = newNode;
tail = newNode;
return;
}
// 非空
tail.next = newNode;
tail = newNode;
}
// 出队列
public String poll(){
// 头删
if(head == null){
return null;
}
// 保存头部节点的值
// 接下来把这个节点删除掉，返回这个值
String val = head.val;
// 更新 head 的指向
head = head.next;
// 如果链表的节点数超出 1 个 ，删掉一个元素，不影响 tail 的指向
// 但是，链表的节点数只有一个，删掉这个元素，tail 就应该指向 null
if(head == null){
tail = null;
}
return val;
}
// 取队首元素
public String peek(){
if(head == null){
return null;
}
return head.val;
}
}
实现循环队列 ：
package queue;
import java.util.Scanner;
public class MyCirecleQueue {
// 创建一个数组
private int[] arr;
private int elem = 0;
private int head = 0;
private int tail = 0;
private int size = 0;
// 构造方法
public MyCirecleQueue(int cap){
this.arr = new int[cap];
}
// 判空
public boolean isEmpty() {
return size == 0;
}
// 判满
public boolean isFull() {
return size == arr.length;
}
public int size() {
return size;
}
// 入队
public boolean enqueue(int elem){
if(isFull()){
return false;
}
arr[tail] = elem;
tail = (tail + 1) % arr.length; // 利用取模运算实现循环
size++;
return true;
}
// 出队
public Integer dequeue() {
if (isEmpty()) return null;
int value = arr[head];
head = (head + 1) % arr.length;
size--;
return value;
}
// 查看队首元素
public Integer peek() {
if (isEmpty()) return null;
return arr[head];
}
}
双端队列
Deque: 两端都可以进⾏⼊队和出队操作的队列。上图
Deque 就不用遵守先进先出的规则了 ，更加灵活。同样其也是一个接口不能创建实例。
创建
Deque
Deque
方法
addFirst() // 从队首入队列
addLast() // 从队尾入队列
removeFirst() // 从队首出队列
removeLast() // 从队尾出队列
addFirst() + removeFirst() 相当于栈
addLast() + removeLast() 相当于队列
队列练习
1.用队列实现栈
leetcode 225 用队列实现栈
思路：1.准备A,B 两个队列 2.入栈：往 A 中 入队列 3.出栈：先把A中的所有元素循环出队列，并入队列到 B 中，当A中仅剩最后一个元素时，这个元素就是栈顶元素，删除掉。 完成一次出栈，元素都到 B 中了，方便后续入栈，交换A,B 指向 4.取栈顶：把A中元素往B中放，仅剩最后一个元素时返回其值。
A 为主 B 为辅 辅助删除元素
class MyStack {
private Queue
private Queue
public MyStack() {
//上面初始化过了，空着即可
}
// 交换 A B 指向
public void swap(){
Queue
temp = A;
A = B;
B = temp;
}
public void push(int x) {
A.offer(x);
}
public int pop() {
while(A.size() > 1){
B.offer(A.poll());
}
int result = A.poll();
swap();
return result;
}
public int top() {
while(A.size() > 1){
B.offer(A.poll());
}
int result = A.poll();
B.offer(result);
swap();
return result;
}
public boolean empty() {
return A.isEmpty();
}
}
2.用栈实现队列
思路：准备两个栈 A专门负责入队列 B专门负责出队列 入队列，把所有B中的元素出栈 入栈到A 出队列，把所有A中的元素出站，入站到B，从B中出战 取栈顶元素，把A的元素全部转移到B中，取B的栈顶。 判定为空，确保两个站都不空，此时整体就是非空
class MyQueue {
private Stack
private Stack
public MyQueue() {
}
public void push(int x) {
A.push(x);
}
public int pop() {
if (B.empty()) {
while (!A.empty()) {
B.push(A.pop());
}
}
return B.pop();
}
public int peek() {
if (B.empty()) {
while (!A.empty()) {
B.push(A.pop());
}
}
return B.peek();
}
public boolean empty() {
return A.empty() && B.empty();
}
}
头脑🌪️ 上述两问是否能用双端队列解决呢 ？
人生偶尔会走上一条陌路 像是没有指标的地图 别让她们说你该知足 只有你知道什么是你的幸福 ———— 二十二 DT 👍⭐️🦀🦀