資料結構：隊列

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資料結構：隊列先入先出的資料結構說明

　　

　　在先入先出資料結構中，將首先處理隊列中的第一個元素，即front所指的位置元素。

　　如所示，隊列是典型的 FIFO 資料結構。插入（insert）操作也稱作入隊（enqueue），新元素始終被添加在隊列的末尾。 刪除（delete）操作也被稱為出隊（dequeue)。 你只能移除第一個元素。

樣本入隊操作

 　　　　

出隊操作

 

隊列實現

　　為了實現隊列，我們可以使用動態數組和指向隊列頭部的索引。

　　如上所述，隊列應支援兩種操作：入隊和出隊。入隊會向隊列追加一個新元素，而出隊會刪除第一個元素。 所以我們需要一個索引來指出起點。

// "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());        }    }}

　　上面的實現很簡單，但在某些情況下效率很低。 隨著起始指標的移動，浪費了越來越多的空間。 當我們有空間限制時，這將是難以接受的。

　　

　　如果我們出隊了一個元素，此時第一個位置將空出來，這個空間的浪費我們可以使用迴圈隊列來解決。

迴圈隊列說明

　　迴圈隊列是一種線性資料結構，其動作表現基於 FIFO（先進先出）原則並且隊尾被串連在隊首之後以形成一個迴圈。它也被稱為“環形緩衝器”。

　　迴圈隊列的一個好處是我們可以利用這個隊列之前用過的空間。在一個普通隊列裡，一旦一個隊列滿了，我們就不能插入下一個元素，即使在隊列前面仍有空間。但是使用迴圈隊列，我們能使用這些空間去儲存新的值。

實現

class MyCircularQueue {        private int[] data;    private int head;    private int tail;    private int size;    /** Initialize your data structure here. Set the size of the queue to be k. */    public MyCircularQueue(int k) {        data = new int[k];        head = -1;        tail = -1;        size = k;    }        /** Insert an element into the circular queue. Return true if the operation is successful. */    public boolean enQueue(int value) {        if (isFull() == true) {            return false;        }        if (isEmpty() == true) {            head = 0;        }        tail = (tail + 1) % size;        data[tail] = value;        return true;    }        /** Delete an element from the circular queue. Return true if the operation is successful. */    public boolean deQueue() {        if (isEmpty() == true) {            return false;        }        if (head == tail) {            head = -1;            tail = -1;            return true;        }        head = (head + 1) % size;        return true;    }        /** Get the front item from the queue. */    public int Front() {        if (isEmpty() == true) {            return -1;        }        return data[head];    }        /** Get the last item from the queue. */    public int Rear() {        if (isEmpty() == true) {            return -1;        }        return data[tail];    }        /** Checks whether the circular queue is empty or not. */    public boolean isEmpty() {        return head == -1;    }        /** Checks whether the circular queue is full or not. */    public boolean isFull() {        return ((tail + 1) % size) == head;    }}/** * Your MyCircularQueue object will be instantiated and called as such: * MyCircularQueue obj = new MyCircularQueue(k); * boolean param_1 = obj.enQueue(value); * boolean param_2 = obj.deQueue(); * int param_3 = obj.Front(); * int param_4 = obj.Rear(); * boolean param_5 = obj.isEmpty(); * boolean param_6 = obj.isFull(); */

隊列用法

　　除基本Collection操作外，隊列還提供額外的插入，提取和檢查操作。這些方法中的每一種都以兩種形式存在：一種在操作失敗時拋出異常，另一種返回特殊值（null或false，具體取決於操作）。後一種形式的插入操作專門用於容量限制的隊列 實現; 在大多數實現中，插入操作不會失敗。

// "static void main" must be defined in a public class.public class Main {    public static void main(String[] args) {        // 1. Initialize a queue.        Queue<Integer> q = new LinkedList();        // 2. Get the first element - return null if queue is empty.        System.out.println("The first element is: " + q.peek());        // 3. Push new element.        q.offer(5);        q.offer(13);        q.offer(8);        q.offer(6);        // 4. Pop an element.        q.poll();        // 5. Get the first element.        System.out.println("The first element is: " + q.peek());        // 7. Get the size of the queue.        System.out.println("The size is: " + q.size());    }}

 

資料結構：隊列