数据结构之 队列(Queue)的实现 Java
队列 - 实现
为了实现队列，我们可以使用动态数组和指向队列头部的索引。
如上所述，队列应支持两种操作：入队和出队。入队会向队列追加一个新元素，而出队会删除第一个元素。 所以我们需要一个索引来指出起点。
这是一个供你参考的实现：
// "static void main" must be defined in a public class.
class MyQueue {
// store elements
private List<Integer> data;
// a pointer to indicate the start position
private int p_start;
public MyQueue() {
data = new ArrayList<Integer>();
p_start = 0;
}
/** Insert an element into the queue. Return true if the operation is successful. */
public boolean enQueue(int x) {
data.add(x);
return true;
};
/** Delete an element from the queue. Return true if the operation is successful. */
public boolean deQueue() {
if (isEmpty() == true) {
return false;
}
p_start++;
return true;
}
/** Get the front item from the queue. */
public int Front() {
return data.get(p_start);
}
/** Checks whether the queue is empty or not. */
public boolean isEmpty() {
return p_start >= data.size();
}
};
public class Main {
public static void main(String[] args) {
MyQueue q = new MyQueue();
q.enQueue(5);
q.enQueue(3);
if (q.isEmpty() == false) {
System.out.println(q.Front());
}
q.deQueue();
if (q.isEmpty() == false) {
System.out.println(q.Front());
}
q.deQueue();
if (q.isEmpty() == false) {
System.out.println(q.Front());
}
}
}缺点
上面的实现很简单，但在某些情况下效率很低。 随着起始指针的移动，浪费了越来越多的空间。 当我们有空间限制时，这将是难以接受的。
让我们考虑一种情况，即我们只能分配一个最大长度为 5 的数组。当我们只添加少于 5 个元素时，我们的解决方案很有效。 例如，如果我们只调用入队函数四次后还想要将元素 10 入队，那么我们可以成功。
但是我们不能接受更多的入队请求，这是合理的，因为现在队列已经满了。但是如果我们将一个元素出队呢？
实际上，在这种情况下，我们应该能够再接受一个元素。
循环队列
此前，我们提供了一种简单但低效的队列实现。
更有效的方法是使用循环队列。 具体来说，我们可以使用固定大小的数组和两个指针来指示起始位置和结束位置。 目的是重用我们之前提到的被浪费的存储。
设计循环队列
设计你的循环队列实现。 循环队列是一种线性数据结构，其操作表现基于 FIFO（先进先出）原则并且队尾被连接在队首之后以形成一个循环。它也被称为“环形缓冲器”。
循环队列的一个好处是我们可以利用这个队列之前用过的空间。在一个普通队列里，一旦一个队列满了，我们就不能插入下一个元素，即使在队列前面仍有空间。但是使用循环队列，我们能使用这些空间去存储新的值。
你的实现应该支持如下操作：
- MyCircularQueue(k): 构造器，设置队列长度为 k 。
- Front: 从队首获取元素。如果队列为空，返回 -1 。
- Rear: 获取队尾元素。如果队列为空，返回 -1 。
- enQueue(value): 向循环队列插入一个元素。如果成功插入则返回真。
- deQueue(): 从循环队列中删除一个元素。如果成功删除则返回真。
- isEmpty(): 检查循环队列是否为空。
- isFull(): 检查循环队列是否已满。
示例：
MyCircularQueue circularQueue = new MycircularQueue(3); // 设置长度为3 circularQueue.enQueue(1); // 返回true circularQueue.enQueue(2); // 返回true circularQueue.enQueue(3); // 返回true circularQueue.enQueue(4); // 返回false,队列已满 circularQueue.Rear(); // 返回3 circularQueue.isFull(); // 返回true circularQueue.deQueue(); // 返回true circularQueue.enQueue(4); // 返回true circularQueue.Rear(); // 返回4
代码如下:
public class MyCircularQueue {
int [] mcq ;
int k;
int head=0;
int tail=0;
/** Initialize your data structure here. Set the size of the queue to be k. */
public MyCircularQueue(int k) {
this.k=k+1;
mcq=new int[k+1];
for(int i:mcq){
mcq[i]=-1;
}
head=0;
tail=0;
}
/** Insert an element into the circular queue. Return true if the operation is successful. */
public boolean enQueue(int value) {
if(isFull()){
return false;
}
else{
if(tail!=k-1){
mcq[tail++]=value;
}
else{
mcq[tail]=value;
tail=0;
}
return true;
}
}
/** Delete an element from the circular queue. Return true if the operation is successful. */
public boolean deQueue() {
if(isEmpty()){
return false;
}
else {
mcq[head]=0;
if(head!=k-1){
head++;
}
else {
head=0;
}
return true;
}
}
/** Get the front item from the queue. */
public int Front() {
if(isEmpty()){
return -1;
}
else {
return mcq[head];
}
}
/** Get the last item from the queue. */
public int Rear() {
if(isEmpty()){
return -1;
}
else {
if(tail!=0){
return mcq[tail-1];
}
else{
return mcq[k-1];
}
}
}
/** Checks whether the circular queue is empty or not. */
public boolean isEmpty() {
if(head==tail){
return true;
}
else {
return false;
}
}
/** Checks whether the circular queue is full or not. */
public boolean isFull() {
if((head==0 && tail==k-1) || head-1==tail){
return true;
}
else {
return false;
}
}
public static void main(String[] args) {
MyCircularQueue t=new MyCircularQueue(6);
System.out.println(t.enQueue(1));
System.out.println(t.enQueue(2));
System.out.println(t.enQueue(3));
System.out.println(t.enQueue(4));
System.out.println(t.enQueue(5));
System.out.println(t.enQueue(6));
System.out.println(t.Rear());
System.out.println(t.Rear());
System.out.println(t.deQueue());
System.out.println(t.enQueue(5));
System.out.println(t.Rear());
System.out.println(t.deQueue());
System.out.println(t.Front());
System.out.println(t.deQueue());
System.out.println(t.deQueue());
System.out.println(t.deQueue());
}
}