队列

队列（Queue）是一种线性数据结构，具有先进先出的特点。在队列中，元素被加入到末尾，并从前端移除。

基础知识

1.队列是一种线性表，它只允许在一端插入元素，在另一端删除元素。

2.队列遵循先进先出的原则，即先插入的元素先被删除。

3.队列可以用数组或链表来实现，数组实现的队列称为顺序队列，链表实现的队列称为链式队列。

4.顺序队列需要维护两个指针，分别指向队头和队尾，每次插入或删除元素时，需要移动指针。

5.循环队列需要维护两个指针，分别指向队头和队尾，每次插入或删除元素时，需要移动指针，并取模运算。

6.循环队列需要保留一个空位，以区分队空和队满的情况。

代码实现队列

public class Queue<T> {
    private Node<T> head; // 队头
    private Node<T> tail; // 队尾
    private int size; // 队列元素个数

    // 定义节点类
    private class Node<T> {
        T data; // 数据域
        Node<T> next; // 指针域

        public Node(T data, Node<T> next) {
            this.data = data;
            this.next = next;
        }
    }

    // 构造函数，初始化队列
    public Queue() {
        head = null;
        tail = null;
        size = 0;
    }

    // 入队
    public void enqueue(T element) {
        Node<T> newNode = new Node<T>(element, null);
        if (tail == null) {
            head = newNode;
            tail = newNode;
        } else {
            tail.next = newNode;
            tail = newNode;
        }
        size++;
    }

    // 出队
    public T dequeue() {
        if (head == null) {
            return null;
        }
        T result = head.data;
        head = head.next;
        if (head == null) {
            tail = null;
        }
        size--;
        return result;
    }

    // 获取队首元素
    public T front() {
        if (head == null) {
            return null;
        }
        return head.data;
    }

    // 获取队列大小
    public int size() {
        return size;
    }

    // 判断队列是否为空
    public boolean isEmpty() {
        return size == 0;
    }
}

代码逻辑分析

（1）首先定义一个泛型类Queue，表示队列中的元素可以是任意类型T。

（2）然后定义了一个内部类Node，表示队列中的节点，每个节点包含一个数据域和一个指针域。

（3）接着定义了三个私有属性：head表示队头，tail表示队尾，size表示队列元素个数。

（4）然后定义了一个构造函数，用来初始化队列，将head、tail和size都设为null或0。

（5）接着定义了一个入队方法enqueue(T element)，用来向队尾插入一个元素，具体步骤：

1)创建一个新的节点newNode，将element作为数据域，null作为指针域。
2)判断tail是否为空，如果为空，说明队列为空，那么将head和tail都指向newNode。
3)如果不为空，说明队列不为空，那么将tail的指针域指向newNode，然后将tail更新为newNode。
4)最后，将size加一。

（6）接着定义了一个出队方法dequeue()，用来从队头删除并返回一个元素，具体步骤：

1)判断head是否为空，如果为空，说明队列为空，那么返回null。
2)如果不为空，说明队列不为空，那么将head的数据域赋值给result。
3)然后将head更新为head的指针域。
4)如果head为空，说明队列只有一个元素被删除了，那么将tail也设为null。
5)最后，将size减一，并返回result。

（7）接着定义了一个获取队首元素方法front()，用来从队头返回但不删除一个元素，具体步骤：

1)判断head是否为空，如果为空，说明队列为空，那么返回null。
2)如果不为空，说明队列不为空，那么返回head的数据域。

（8）接着定义了一个获取队列大小方法size()，用来返回size属性的值。

（9）最后定义了一个判断队列是否为空方法isEmpty()，用来判断size属性是否等于0。

Java数据结构—队列

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