数据结构与算法基础 - 线性表(队列)

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队列

概念

队列（queue）是一种线性数据结构，队列中的元素只能先入先出（First In First Out，简称 FIFO）。队列的出口端叫作队头（front），队列的入口端叫作队尾（rear）。

存储原理

队列这种数据结构既可以用数组来实现，也可以用链表来实现

• 数组实现
  

  用数组实现时，为了入队操作的方便，把队尾位置规定为最后入队元素的下一个位置用数组实现的队列叫作顺序队列

• 链表实现
  

  用链表实现的队列叫作链式队列

操作

• 入队
  入队（enqueue）就是把新元素放入队列中，只允许在队尾的位置放入元素，新元素的下一个位置将会成为新的队尾。

  

• 出队
  出队操作（dequeue）就是把元素移出队列，只允许在队头一侧移出元素，出队元素的后一个元素将会成为新的队头。

  

完整代码

数组实现

package com.lagou.line.queue;

/**
* 用数组实现的队列
*/
public class ArrayQueue {

    // 数组：items，数组大小：n
    int[] nums;

    // head表示队头下标，tail表示队尾下标
    int head = 0;
    int tail = 0;

    // 申请一个大小为capacity的数组
    public ArrayQueue(int size) {
        nums = new int[size];
    }

    // 入队
    public boolean enqueue(int n) {
        // 如果tail == n 表示队列已经满了
        if (tail == nums.length) return false;
        nums[tail] = n;
        ++tail;
        return true;
    }

    // 出队
    public int dequeue() {
        // 如果head == tail 表示队列为空
        if (head == tail) return 0;
        int ret = nums[head];
        ++head;
        return ret;
    }

    public static void main(String[] args) {

        ArrayQueue aq=new ArrayQueue(8);
        aq.enqueue(3);
        aq.enqueue(5);
        aq.enqueue(1);
        aq.enqueue(4);

        System.out.println(aq.dequeue());
        System.out.println(aq.dequeue());
        System.out.println(aq.dequeue());
        System.out.println(aq.dequeue());

    }

}

链表实现

package com.lagou.line.queue;

import com.lagou.line.queue.Node;

/**
* 链表实现
*/
public class LinkedQueue {
    Node head;
    Node tail;
    int size;

    public void enqueue(Node node){
        if (tail == null){
            head = node;
            tail=node;
        }else {
            tail.next = node;
            tail = node;
        }
        size++;
    }

    public Node dequeue (){
        if (head == null) return null;
        Node h = head;
        //将拉取的节点的下一个节点变成新的表头
        head = head.next;
        //把旧的表头的下一个节点指向设置为null，让gc回收
        h.next = null;
        //队列为空
        if (head == null)
            tail = null;
        size--;
        return h;
    }

    public static void main(String[] args) {
        Node n1=new Node(3);
        Node n2=new Node(5);
        Node n3=new Node(1);
        Node n4=new Node(4);

        LinkedQueue lq=new LinkedQueue();
        lq.enqueue(n1);
        lq.enqueue(n2);
        lq.enqueue(n3);
        lq.enqueue(n4);
        System.out.println(lq.dequeue().value);
        System.out.println(lq.dequeue().value);
        System.out.println(lq.dequeue().value);
        System.out.println(lq.dequeue().value);
    }

}

时间复杂度

入队和出队都是O(1)

应用

资源池、消息队列、命令队列等等