Java數(shù)組隊(duì)列概念與用法實(shí)例分析

更新時(shí)間：2020年03月16日 15:19:14 作者：WFaceBoss

這篇文章主要介紹了Java數(shù)組隊(duì)列概念與用法,結(jié)合實(shí)例形式分析了Java數(shù)組隊(duì)列相關(guān)概念、原理、用法及操作注意事項(xiàng),需要的朋友可以參考下

本文實(shí)例講述了Java數(shù)組隊(duì)列概念與用法。分享給大家供大家參考，具體如下：

一.隊(duì)列的概念

（1）隊(duì)列也是一種線性結(jié)構(gòu)

（2）相比數(shù)組，隊(duì)列對應(yīng)的操作是數(shù)組的子集

（3）只允許在一端插入數(shù)據(jù)操作，在另一端進(jìn)行刪除數(shù)據(jù)操作，進(jìn)行插入操作的一端稱為隊(duì)尾（入隊(duì)列），進(jìn)行刪除操作的一端稱為隊(duì)頭（出隊(duì)列）

（4）隊(duì)列是一種先進(jìn)先出的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（FIFO）

此處我們先來學(xué)習(xí)一下順序隊(duì)列 ，順序隊(duì)列 就是用數(shù)組實(shí)現(xiàn)：比如有一個(gè)ｎ個(gè)元素的隊(duì)列，數(shù)組下標(biāo)0的一端是隊(duì)頭，入隊(duì)操作就是通過數(shù)組下標(biāo)一個(gè)個(gè)順序追加，不需要移動(dòng)元素，但是如果刪除隊(duì)頭元素，后面的元素就要往前移動(dòng)，對應(yīng)的時(shí)間復(fù)雜度就是O(n)。

對于隊(duì)列，我們關(guān)注的相關(guān)實(shí)現(xiàn)如下：

二、代碼實(shí)現(xiàn)

對于該節(jié)的相關(guān)代碼，我們新建一個(gè)package（Queue）,同時(shí)為了理解方便，此時(shí)把動(dòng)態(tài)數(shù)組相關(guān)代碼拷貝到該包中。

1.先創(chuàng)建一個(gè)Queue接口，里面定義上面所述的方法

package Queue;

public interface Queue<E> {
  //獲取隊(duì)列中元素個(gè)數(shù)
  int getSize();

  //隊(duì)列中元素是否為空
  boolean isEmpty();

  //入隊(duì)列
  void enqueue(E e);

  //出隊(duì)列
  E dequeue();

  //獲取隊(duì)首元素
  E getFront();
}

2.創(chuàng)建一個(gè)類ArrayQueue實(shí)現(xiàn)Queue接口并重寫Object類的toString()方法

package Queue;

public class ArrayQueue<E> implements Queue<E> {
  private DynamicArray<E> array;


  //構(gòu)造函數(shù)，傳入隊(duì)列的容量capacity構(gòu)造函數(shù)
  public ArrayQueue(int capacity) {
    array = new DynamicArray<E>(capacity);
  }

  //無參構(gòu)造函數(shù)，默認(rèn)隊(duì)列的容量capacity=10
  public ArrayQueue() {
    array = new DynamicArray<E>();
  }

  //獲取隊(duì)列中元素?cái)?shù)據(jù)是否為空
  @Override
  public boolean isEmpty() {
    return array.isEmpty();
  }

  //獲取隊(duì)列中元素個(gè)數(shù)
  @Override
  public int getSize() {
    return array.getSize();
  }

  //獲取隊(duì)列的容量
  public int getCapacity() {
    return array.getCapacity();
  }

  //入隊(duì)操作
  @Override
  public void enqueue(E e) {
    array.addLast(e);
  }

  //出隊(duì)操作
  @Override
  public E dequeue() {
    return array.removeFirst();
  }

  //獲取隊(duì)首元素
  @Override
  public E getFront() {
    return array.getFirst();
  }

  //重寫object類的toString方法
  @Override
  public String toString() {
    StringBuilder res = new StringBuilder();
    res.append("Queue:");
    res.append("front [");//體現(xiàn)左側(cè)為隊(duì)首
    for (int i = 0; i < array.getSize(); i++) {
      res.append(array.get(i));
      if (i != array.getSize() - 1) {
        res.append(",");
      }
    }
    res.append("] tail");//體現(xiàn)右側(cè)為隊(duì)尾
    return res.toString();
  }
}

3.測試

新建一個(gè)TestMain類，添加一個(gè)main函數(shù)來測試我們編寫好的ArrayQueue類

相關(guān)代碼如下：

package Queue;

public class TestMain {
  public static void main(String[] args) {
    ArrayQueue<Integer> queue = new ArrayQueue<Integer>();
    for (int i = 0; i < 10; i++) {
      queue.enqueue(i);
      System.out.println(queue);

      if(i%3==2){//每添加3個(gè)元素出隊(duì)列一個(gè)
        queue.dequeue();
        System.out.println(queue);
      }

    }

  }
}

對于第7行代碼是測試入隊(duì)列操作的，第10、11行代碼的意思是每添加3個(gè)元素出隊(duì)列一個(gè)元素。結(jié)果為：

三、數(shù)組隊(duì)列的復(fù)雜度分析

對于出隊(duì)的時(shí)間復(fù)雜度為O(n)的解釋：

由于實(shí)現(xiàn)數(shù)組隊(duì)列的底層是動(dòng)態(tài)數(shù)組，入隊(duì)操作就是通過數(shù)組下標(biāo)一個(gè)個(gè)順序追加，不需要移動(dòng)元素，但是如果刪除隊(duì)頭元素（removeFirst()方法），后面的元素就要往前移動(dòng)，對應(yīng)的時(shí)間復(fù)雜度就是O(n)。這樣當(dāng)有數(shù)組中有大量數(shù)據(jù)時(shí)性能肯定是不好的，下一節(jié)我們將進(jìn)行改進(jìn)，使得出隊(duì)的時(shí)間復(fù)雜度為O(1)。

源碼地址 https://github.com/FelixBin/dataStructure/tree/master/src/Queue

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希望本文所述對大家java程序設(shè)計(jì)有所幫助。

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