隊(duì)列在Java中的實(shí)現(xiàn)

Queue 是一種線性數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，其中元素從稱為Rear的一端插入，并從稱為Front的另一端移除。

Rear 和 Front的值最初設(shè)置為-1，然后這些值隨著元素的插入和刪除而遞增或遞減。

隊(duì)列的基本功能

enqueue：用于在隊(duì)列尾部添加一個(gè)元素。

dequeue：它用于從隊(duì)列的前面刪除一個(gè)元素。

IsEmpty：用于檢查隊(duì)列是否為空。

IsFull：用于檢查隊(duì)列是否已滿。

peek: 用于返回前面的值而不刪除它。

使用數(shù)組的隊(duì)列中的enqueue和操作的復(fù)雜度為。dequeueO(1)

盡管在 Java 中提供了各種抽象數(shù)據(jù)類型(如 Stack、Queue 和 LinkedList)的使用，但始終需要了解數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)知識(shí)并相應(yīng)地實(shí)現(xiàn)它。

1. Java中使用數(shù)組實(shí)現(xiàn)隊(duì)列

所以這里我們將在Java中使用數(shù)組來(lái)實(shí)現(xiàn)一個(gè)隊(duì)列數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。

import java.util.*;
// define queue class
class Queue 
{
    int arr[], front, rear, cap, n1;  			
    // Queue constructor
	Queue(int n)
	{
		arr = new int[n];
		cap = n;
		front = 0;
		rear = -1;
		n = 0;
	}
	// dequeue function for removing the front element
	public void dequeue()
	{
		// check for queue underflow
		if (isEmpty())
		{
			System.out.println("No items in the queue,cannot delete");
			System.exit(1);
		}
		System.out.println("Deleting " + arr[front]);
		front = (front + 1) % cap;
		n1--;
	}
	// enqueue function for adding an item to the rear
    public void enqueue(int val)
	{
		// check for queue overflow
		if (isFull())
		{
			System.out.println("OverFlow!!Cannot add more values");
			System.exit(1);
		}
		System.out.println("Adding " + val);
		rear = (rear + 1) % cap;
		arr[rear] = val;
		n1++;
	}
	// peek function to return front element of the queue
	public int peek()
	{
		if (isEmpty()) 
		{
			System.out.println("Queue empty!!Cannot delete");
			System.exit(1);
		}
		return arr[front];
	}
	// returns the size of the queue
	public int size()
	{
		return n1;
	}
	// to check if the queue is empty or not
	public Boolean isEmpty()
	{
		return (size() == 0);
	}
	// to check if the queue is full or not
	public Boolean isFull()
	{
		return (size() == cap);
	}	
	// Queue implementation in java
	public static void main (String[] args)
	{
		// create a queue of capacity 5
		Queue q = new Queue(5);
		q.enqueue(10);
		q.enqueue(20);
		q.enqueue(30);		
		System.out.println("Front element is: " + q.peek());
		q.dequeue();
		System.out.println("Front element is: " + q.peek());
		System.out.println("Queue size is " + q.size());
		q.dequeue();
		q.dequeue();		
		if (q.isEmpty())
			System.out.println("Queue Is Empty");
		else
			System.out.println("Queue Is Not Empty");
	}
}

輸出

添加 10
添加 20
添加 30
前端元素為：10
刪除 10
前端元素為：20
隊(duì)列大小為 2
刪除 20
刪除 30
隊(duì)列為空

2. 使用隊(duì)列接口在 Java 中實(shí)現(xiàn)隊(duì)列

Queue 接口是Java Collections的一部分，由兩個(gè)實(shí)現(xiàn)組成：

LinkedList并且PriorityQueue是實(shí)現(xiàn)Queue接口的兩個(gè)類。

由于Queue 是一個(gè)接口，我們不能創(chuàng)建它的實(shí)例。因此我們創(chuàng)建了該類的實(shí)例LinkedList并將其PriorityQueue分配給隊(duì)列接口。

Queue q1 = new LinkedList();
Queue q2 = new PriorityQueue();

Queue接口主要有五個(gè)操作。他們是：

boolean add(E e)：此方法用于在隊(duì)列末尾添加特定元素。由于它的返回類型是布爾值，如果元素添加成功則返回 true，否則返回 false。

E element()：此方法返回隊(duì)列的第一個(gè)元素。

E remove()：此方法刪除隊(duì)列的第一個(gè)元素。

E poll(): 這個(gè)方法和a類似，remove()唯一的區(qū)別是隊(duì)列為空時(shí)poll返回null。

E peek()：該方法與 an 的方法類似，element()唯一的區(qū)別是如果隊(duì)列為空，則 element 返回 null。

讓我們通過(guò)示例學(xué)習(xí)這些操作：

1)使用LinkedList類

import java.util.*;
public class QueueExample1 
{	 
   public static void main(String[] args) 
   {
	  Queue<String> q = new LinkedList<String>();	    
      //Adding elements to the Queue
      q.add("Mohit");
      q.add("Priyanka"); 
      q.add("Prabhat");
      q.add("Pranjal");
      q.add("Anilanshu");       
      System.out.println("Elements in Queue:"+q);
      System.out.println("Removed element: "+q.remove());
      System.out.println("Head: "+q.element());
      System.out.println("poll(): "+q.poll());
      System.out.println("peek(): "+q.peek());
      System.out.println("Elements in Queue:"+q);
   }
}

輸出

隊(duì)列中的元素：[Mohit、Priyanka、Prabhat、Pranjal、Anilanshu]
刪除的元素：Mohit 
Head：Priyanka 
poll()：Priyanka 
peek()：Prabhat
隊(duì)列中的元素：[Prabhat、Pranjal、Anilanshu]

2)使用 PriorityQueue類

import java.util.*;
public class QueueExample2 
{ 
   public static void main(String[] args) 
   {
	  Queue<Integer> q2 = new PriorityQueue<Integer>();	    
      //Adding elements to the Queue
      q2.add(10);
      q2.add(20); 
      q2.add(30);
      q2.add(40);
      q2.add(50);  
      System.out.println("Elements in Queue:"+q2);
      System.out.println("Removed element: "+q2.remove());
      System.out.println("Head: "+q2.element());	    
      System.out.println("poll(): "+q2.poll());
      System.out.println("peek(): "+q2.peek());
      System.out.println("Elements in Queue:"+q2);
   }
}

輸出

隊(duì)列中的元素：[10,20,30,40,50]
刪除的元素：10 
Head：20 
poll()：20 
peek()：30
隊(duì)列中的元素：[30,40,50]

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