Java Collection之Queue具體解釋及用途

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Queue是一種常見的資料結構，其主要特徵在於FIFO（先進先出），Java中的Queue是這樣定義的：

public interface Queue<E> extends Collection<E> {    E element();    boolean offer(E o);    E peek();    E poll();    E remove();}

儘管Queue都具有FIFO的特點。但詳細輸出哪一個元素，Queue的各種實現是不同的，尤其是在排序的情況下，新輸入的元素並不是放入隊列尾部，而是放在適當的位置。Queue的每一種實現都必須指定排序屬性（ordering properties）。

Queue可能對存放的元素數目有所限制。

這種Queue成為“有界的”（bounded），在Java.util.concurrent中的某些Queue實現是有界的，而java.util中的Queue實現不是有界的。

Queue的每一個操作都有兩種方法：

Queue Interface Structure

	Throws exception	Returns special value
Insert	add(e)	offer(e)
Remove	remove()	poll()
Examine	element()	peek()

add方法繼承自Collection。當Queue的元素已經到達限制數目時，add會拋出一個IllegalStateException異常；offer方法只定位於應用在有界Queue的情況下。當Queue已經裝滿時，offer會返回false。

remove和poll方法都刪除並返回Queue中的頭元素（注意，並非插入的第一個元素，由於有的Queue實現是排序的）。

當Queue為空白時，remove拋出NoSuchElementException異常，而poll返回null。

element和peek返回但不刪除Queue中的頭元素，它們的差別類似remove與poll。

Queue的實現一般並不容許插入null，僅僅有LinkedList是一個意外，它容許插入null，但使用者必須注意。不要與poll和peek方法返回的null值混淆。

Queue的實現一般並不定義基於元素的equals和hashCode方法，而是調用繼承自Object的相應方法。

Queue介面並未定義並行程式中經常使用的堵塞方法，也就是說，元素進入Queue之前不必檢查Queue中是否有足夠的空間，只是作為Queue擴充的java.util.concurrent.BlockingQueue介面定義了這些方法。

普通的LinkedList實現並未定義特殊的排序演算法，所以輸出元素時會依照插入的順序：

import java.util.*;public class Countdown {    public static void main(String[] args)            throws InterruptedException {        int time = 10;        Queue<Integer> queue = new LinkedList<Integer>();        for (int i = time; i >= 0; i--)            queue.add(i);        while(!queue.isEmpty()) {            System.out.println(queue.remove());            Thread.sleep(1000);        }    }}

程式的輸出結果為：
10
9
8
…..

假設作一點小更改，採用PriorityQueue

import java.util.*;public class Countdown {    public static void main(String[] args)            throws InterruptedException {        int time = 10;        Queue<Integer> queue = new LinkedList<Integer>();        Queue<Integer> pQueue = new PriorityQueue<Integer>();        for (int i = time; i >= 0; i--)            queue.add(i);        while(!queue.isEmpty()) {            pQueue.add(queue.remove());                   }        while(!pQueue.isEmpty()) {            System.out.println(pQueue.remove());                   }    }}

則輸出結果為：
0
1
2
……

查閱文檔可知。PriorityQueue的內部是一個min heap。實際上，觀察PriorityQueue的輸出也能夠發現這一點：

        int time = 10;        Queue<Integer> queue = new LinkedList<Integer>();        Queue<Integer> pQueue = new PriorityQueue<Integer>();        for (int i = time; i >= 0; i--)            queue.add(i);        while(!queue.isEmpty()) {            pQueue.add(queue.remove());                   }        System.out.println(pQueue);        pQueue.remove();        System.out.println(pQueue);輸出結果為[0,1,5,4,2,9,6,10,7,8,3][1,2,5,4,3,9,6,10,7,8]實際上就是兩個min-heap依照從上至下，從左至右的輸出。

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