队列是什么?

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定义

队列这两个词就很好的说明了它的特点,就是先进先出,不然排对也没有什么意义了。

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特点:

  • 受限操作:限定只能在队列的前端进行删除操作,只能在队列的后端进行插入操作。
  • 进行插入操作的一端称为队尾,进行删除操作的一端称为队头。
  • 增加元素的操作称为入队列 ,意思是把元素添加到队尾的位置。
  • 删除元素的操作称为出队列 ,意思是把元素从队头位置移除。

队列也是一个逻辑结构,跟栈一样,我们可以使用数组或链表来实现。

用两个栈实现一个队列

思路:

  1. 把数据push到其中一个stack1中
  2. 首先把stack1的所有元素移动到stack2中,因为是栈的结构,只能操作队尾的元素,即使用pop,然后push到stack2中
  3. 这个时候stack2中的元素的顺序与stack1相反,即stack1中的队首元素现在在stack2中的队尾,然后pop出来,删除的就是最新进入的那个元素
  4. pop删除之后,再把stack2中的元素转移到stack1中
export class MyQueue {
  private stack1: number[] = []
  private stack2: number[] = []

  add(n: number) {
    this.stack1.push(n)
  }
  delete(): number | null {
    let res
    const stack1 = this.stack1
    const stack2 = this.stack2

    // 将stack1所有元素移动到stack2中
    while (stack1.length) {
      const n = stack1.pop()
      if (n != null) {
        stack2.push(n)
      }
    }
    // stack2 pop 执行删除操作
    res = stack2.pop()

    // 将stack2所有元素还给stack1
    while (stack2.length) {
      const n = stack2.pop()
      if (n != null) {
        stack1.push(n)
      }
    }

    return res || null
  }

  get length(): number {
    return this.stack1.length
  }
}

队列溢出

队列溢出分为真溢出和假溢出两种:

  • 真溢出:指的是由于存储空间不够而产生的溢出叫真溢出,解决方式:扩容的方式解决。
  • 假溢出:队列中尚余有足够的空间,但元素却不能入队。一般是由于队列的存储结构或操作方式的选择不当所致。

image.png 此时是队列达到上限的情况,此时删除一个元素,会成为:

image.png 此时查询队列会显示队列已满的情况,但明显队列中还有空余位置。**解决方式:**1. 删除元素后将所有元素向前移动一位。

image.png

循环队列

解决假溢出的途径是采用循环队列。循环队列的好处是我们可以利用队列之前用过的空间,在一个普通队列中,如果一个队列满了,就不能插入新的元素,即使队列前面仍然有空的空间。使用循环队列后,我们可以使用这些空间去存储新的值。

下面是从0开始构建一个循环队列

export default class MyCircleQueue {
  list: any[]
  front: number
  rear: number
  max: number
  constructor(k: number) {
    // 用来保存数组长度为k的数据结构
    this.list = Array(k)
    // 队首指针
    this.front = 0
    // 队尾指针
    this.rear = 0
    // 队列的长度
    this.max = k
  }
  // 增加一个元素
  enQueue(num: number): boolean {
    if (this.isFull()) {
      return false
    } else {
      this.list[this.rear] = num
      // 当队尾指针指到最后一个的时候,就指向开头位置
      this.rear = (this.rear + 1) % this.max
      return true
    }
  }
  // 删除一个元素
  deQueue(): any {
    let v = this.list[this.front]
    this.list[this.front] = null
    this.front = (this.front + 1) % this.max
    return v
  }
  // 判断队列是否空了:当头指针和尾指针同时指向同一个元素,且这个元素为空
  isEmpty() {
    return this.front === this.rear && !this.list[this.front]
  }
  // 判断队列是否满了:当头指针和尾指针同时指向同一个元素,且这个元素有值
  isFull() {
    return this.front === this.rear && !!this.list[this.front]
  }
  // 获取队首元素
  getFront() {
    return this.list[this.front]
  }
  // 获取队尾元素
  getRear() {
    let rear = this.rear - 1
    return this.list[rear < 0 ? this.max - 1 : rear]
  }
}