Java数据结构—队列

今天我们来学习队列🧐

 

队列是由双向链表LinkedList作为底层的一个接口，为数据结构的一种。下面让我们正式开始队队列的学习吧😎

🌱队列的特点

队列的特点是先进先出，就像排队一样，队尾进队头出

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🌱队列

🌿Queue的方法

Queue的方法不多，只有以下六种👇：

细心的同学可能会发现，怎么Queue的这六个方法两个两个都是重复的🧐它们又有什么不同嘞？

✨add和offer方法的区别

其实在平常的使用中，我们常使用的方法有三个：offer（E）、poll（）、peek（）。那么它们的真正区别是什么呢？

要知道这些相同作用的方法有什么区别，还要从源头——源码查起

在IDEA上，我们通过使用ctrl+鼠标左键点击进入到add和offer的源码，在add和offer的上方我们分别可以看到其注释👇

将add和offer的注释分别翻译后比较👇：

 我们可以由上面的图得知，在容量满的时候，offer相较于add的直接抛异常，offer会好一些不会直接暂停程序。

当然，其实选择哪一个方法其实差别都不算太大，作者较喜欢使用的是offer、poll、peek这三个函数😎大家可以自己选择

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🌿Queue创建与LinkedList创建的差别

我们来看下面两行代码👇：

Queue qu1 = new LinkedList<>();
LinkedList qu2 = new LinkedList<>();

这两行代码虽然后半段都是相同的，但由于创建变量的类型不同，导致qu1的方法会远远少于qu2，这是因为qu1的类型是接口，而Queue接口只有6个方法，要创建实体得利用LinkedList，但是只是相当于LinkedList将Queue中的方法给重写了，而Queue实际只有6个方法的这个事实无法改变。通过在IDEA中试一下就可知道👇：

 在解决完这个问题后，我们又想，为什么LinkedList会有这么多方法？🧐

✨LinkedList不仅继承了Queue接口，并且继承了Deque接口

Deque接口的底层是一个双端队列，也就是怎么进出都可。如：队头进，队头出；队头进，队尾出；队尾进，队头出；队尾进，队尾出；

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🌿Queue的仿写

要正式了解一个数据结构，仿写是一个最好的了解方式，下面我们可以自己仿写一个Queue。

✨链表作为底层仿写

若在单向链表的情况下，我们需要考虑一个问题，入队的时候是使用头插还是尾插？

根据头插和尾插入队来分析：

• 若使用头插，则入队的时间复杂度为O(1)，但出队的时间复杂度要O(n)。
• 若使用尾插，则入队的时间复杂度要O(n)，但出队的时间复杂度为O(1)。

所以头插尾插入队都差不多，要是想要入队出队时间复杂度都为O(1)的话，我们需要设置多一个last节点，专门在最后一个节点的位置处，用于出队，这样就可以让入队出队的时间复杂度都为O(1)了。但我们要知道，真正的单向链表中，是没有last这个成员属性的。

下面开始真正的仿写😎

public class MyLinkedList {
    public static class Node{
        public int val;
        public Node next;
 
        public Node(){
 
        }
 
        public Node(int val){
            this.val = val;
        }
    }
 
    public Node head;
    public Node last;
 
    //从尾入，从头出
    //尾插法
    public void offer(int val){
        if(head==null){
            head = new Node(val);
            last = head;
        }
        Node cur = new Node(val);
        last.next = cur;
        last = cur;
    }
 
    public int poll(){
        if(head==null||last==null){
            throw new QueueEmptyException("队列为空");
        }
        int val = head.val;
        head = head.next;
        return val;
    }
 
    public int peek(){
        if(head==null||last==null){
            throw new QueueEmptyException("队列为空");
        }
        int val = head.val;
        return val;
    }
 
    public int size(){
        Node cur = head;
        int size = 0;
        while(cur!=null){
            cur = cur.next;
            size++;
        }
        return size;
    }
 
}

以上是用链表实现，再来看用数组要怎样实现仿写？

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✨数组作为底层仿写

数组仿写相对来说较为麻烦，因为数组仿写会有空间浪费的情况出现，原因是当我们出队列的时候front（队头）下标会往后走，从而产生空间浪费。

 这是，要让我们的空间不会浪费，就需要用到循环数组👇：

 当我们入队列或者出队列的时候，front下标和rear下标都可以跟着，以达到不浪费空间的情况。

在利用循环数组创建列表前，要先理清两个问题：

1. 如何判断数组什么时候空或是满
2. 当rear或者front下标到达图中的7下标时，要怎么样到下标0

1️⃣首先解决第一个问题，要判断空或是满，有三种解决方法：①使用flag；②实际大小==数组大小；③将front位置的前一个位置置为空，不放入数据。在后面的代码里我们用第三种方法解决。

2️⃣第二个问题要解决，我们可以使用（rear+1）%数组大小   这条公式就可以解决。

利用循环数组来仿写队列在LeetCode中是有题目的，我们可以通过尝试写这道题目来理解😎下面分别是LeetCode题目链接和博主写的该题目的链接👇

在模仿完了队列后，相信我们会对队列的了解更加深刻😎

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🍃实际写题应用

在学习完队列后，我们可以开始写题了，下面是博主认为不错的题目，分享给大家，也有博主的题目分析😎

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以上！便是全部的啦😎

又是收获满满的一天~