一、队列（Queue）
队列是一种特殊的线性表，它只允许在表的前段（front）进行删除操作，只允许在表的后端（rear）进行插入操作。进行插入操作的端称为队尾，进行删除操作的端称为队头。
对于一个队列来说，每个元素总是从队列的rear端进入队列，然后等待该元素之前的所有元素出队之后，当前元素才能出对，遵循先进先出（FIFO）原则。
如果队列中不包含任何元素，该队列就被称为空队列。
二、顺序队列存储结构的实现
1 package com.ietree.basic.datastructure.queue;
2
3 import java.util.Arrays;
4
5 /**
6 * Created by ietree
7 * 2017/4/29
8 */
9 public class SequenceQueue<T> {
10
11 private int DEFAULT_SIZE = 10;
12 // 保存数组的长度
13 private int capacity;
14 // 定义一个数组用于保存顺序队列的元素
15 private Object[] elementData;
16 // 保存顺序队列中元素的当前个数
17 private int front = 0;
18 private int rear = 0;
19
20 // 以默认数组长度创建空顺序队列
21 public SequenceQueue() {
22
23 capacity = DEFAULT_SIZE;
24 elementData = new Object[capacity];
25
26 }
27
28 // 以一个初始化元素来创建顺序队列
29 public SequenceQueue(T element) {
30
31 this();
32 elementData[0] = element;
33 rear++;
34
35 }
36
37 /**
38 * 以指定长度的数组来创建顺序线性表
39 *
40 * @param element 指定顺序队列中第一个元素
41 * @param initSize 指定顺序队列底层数组的长度
42 */
43 public SequenceQueue(T element, int initSize) {
44
45 this.capacity = initSize;
46 elementData = new Object[capacity];
47 elementData[0] = element;
48 rear++;
49 }
50
51 /**
52 * 获取顺序队列的大小
53 *
54 * @return 顺序队列的大小值
55 */
56 public int length() {
57
58 return rear - front;
59
60 }
61
62 /**
63 * 插入队列
64 *
65 * @param element 入队列的元素
66 */
67 public void add(T element) {
68
69 if (rear > capacity - 1) {
70 throw new IndexOutOfBoundsException("队列已满异常");
71 }
72 elementData[rear++] = element;
73
74 }
75
76 /**
77 * 移除队列
78 *
79 * @return 出队列的元素
80 */
81 public T remove() {
82
83 if (empty()) {
84 throw new IndexOutOfBoundsException("空队列异常");
85 }
86
87 // 保留队列的rear端的元素的值
88 T oldValue = (T) elementData[front];
89 // 释放队列顶元素
90 elementData[front++] = null;
91 return oldValue;
92
93 }
94
95 // 返回队列顶元素，但不删除队列顶元素
96 public T element() {
97
98 if (empty()) {
99 throw new IndexOutOfBoundsException("空队列异常");
100 }
101 return (T) elementData[front];
102
103 }
104
105 // 判断顺序队列是否为空
106 public boolean empty() {
107
108 return rear == front;
109
110 }
111
112 // 清空顺序队列
113 public void clear() {
114
115 // 将底层数组所有元素赋值为null
116 Arrays.fill(elementData, null);
117 front = 0;
118 rear = 0;
119
120 }
121
122 public String toString() {
123
124 if (empty()) {
125
126 return "[]";
127
128 } else {
129
130 StringBuilder sb = new StringBuilder("[");
131 for (int i = front; i < rear; i++) {
132 sb.append(elementData[i].toString() + ", ");
133 }
134 int len = sb.length();
135 return sb.delete(len - 2, len).append("]").toString();
136 }
137
138 }
139
140 }
测试类：
1 package com.ietree.basic.datastructure.queue;
2
3 /**
4 * Created by ietree
5 * 2017/4/30
6 */
7 public class SequenceQueueTest {
8
9 public static void main(String[] args) {
10
11 SequenceQueue<String> queue = new SequenceQueue<String>();
12 // 依次将4个元素加入到队列中
13 queue.add("aaaa");
14 queue.add("bbbb");
15 queue.add("cccc");
16 queue.add("dddd");
17 System.out.println(queue);
18
19 System.out.println("访问队列的front端元素：" + queue.element());
20
21 System.out.println("第一次弹出队列的front端元素：" + queue.remove());
22
23 System.out.println("第二次弹出队列的front端元素：" + queue.remove());
24
25 System.out.println("两次remove之后的队列：" + queue);
26 }
27
28 }
程序输出：
[dddd, cccc, bbbb, aaaa] 访问栈顶元素：dddd 第一次弹出栈顶元素：dddd 第二次弹出栈顶元素：cccc 两次pop之后的栈：[bbbb, aaaa]
三、队列的链式存储结构实现
1 package com.ietree.basic.datastructure.queue;
2
3 /**
4 * Created by ietree
5 * 2017/4/30
6 */
7 public class LinkQueue<T> {
8
9 // 定义一个内部类Node，Node实例代表链队列的节点
10 private class Node {
11
12 // 保存节点的数据
13 private T data;
14 // 指向下个节点的引用
15 private Node next;
16
17 // 无参构造器
18 public Node() {
19 }
20
21 // 初始化全部属性的构造器
22 public Node(T data, Node next) {
23
24 this.data = data;
25 this.next = next;
26
27 }
28
29 }
30
31 // 保存该链队列的头节点
32 private Node front;
33 // 保存该链队列的尾节点
34 private Node rear;
35 // 保存该链队列中已包含的节点数
36 private int size;
37
38 // 创建空链队列
39 public LinkQueue() {
40 // 空链队列，front和rear的值都为null
41 front = null;
42 rear = null;
43 }
44
45 // 以指定数据元素来创建链队列，该链队列只有一个元素
46 public LinkQueue(T element) {
47
48 front = new Node(element, null);
49 // 只有一个节点，front、rear都是指向该节点
50 rear = front;
51 size++;
52
53 }
54
55 // 返回链队列的长度
56 public int length() {
57
58 return size;
59
60 }
61
62 // 将新元素加入队列
63 public void add(T element) {
64 // 如果该链队列还是空链队列
65 if (front == null) {
66 front = new Node(element, null);
67 // 只有一个节点，front、rear都是指向该节点
68 rear = front;
69 } else {
70 // 创建新节点
71 Node newNode = new Node(element, null);
72 // 让尾节点的next指向新增的节点
73 rear.next = newNode;
74 rear = newNode;
75 }
76 size++;
77 }
78
79 // 删除队列front端的元素
80 public T remove() {
81
82 Node oldfront = front;
83 // 让front引用指向原队列顶元素的下一个元素
84 front = front.next;
85 // 释放原队列顶元素的next引用
86 oldfront.next = null;
87 size--;
88 return oldfront.data;
89
90 }
91
92 // 访问队列顶元素，但不删除队列顶元素
93 public T element() {
94
95 return rear.data;
96
97 }
98
99 // 判断链队列是否为空队列
100 public boolean empty() {
101
102 return size == 0;
103
104 }
105
106 // 请空链队列
107 public void clear() {
108 // 将front、rear两个节点赋为null
109 front = null;
110 rear = null;
111 size = 0;
112 }
113
114 public String toString() {
115
116 // 链队列为空队列时
117 if (empty()) {
118 return "[]";
119 } else {
120 StringBuilder sb = new StringBuilder("[");
121 for (Node current = front; current != null; current = current.next) {
122 sb.append(current.data.toString() + ", ");
123 }
124 int len = sb.length();
125 return sb.delete(len - 2, len).append("]").toString();
126 }
127
128 }
129
130 }
测试类：
1 package com.ietree.basic.datastructure.queue;
2
3 /**
4 * Created by ietree
5 * 2017/4/30
6 */
7 public class LinkQueueTest {
8
9 public static void main(String[] args) {
10
11 LinkQueue<String> queue = new LinkQueue<String>("aaaa");
12 // 依次将4个元素加入到队列中
13 queue.add("bbbb");
14 queue.add("cccc");
15 queue.add("dddd");
16 System.out.println(queue);
17
18 // 删除一个元素后
19 queue.remove();
20 System.out.println("删除一个元素后的队列：" + queue);
21
22 // 再添加一个元素
23 queue.add("eeee");
24 System.out.println("再次添加元素后的队列：" + queue);
25
26 }
27
28 }
程序输出：
[aaaa, bbbb, cccc, dddd] 删除一个元素后的队列：[bbbb, cccc, dddd] 再次添加元素后的队列：[bbbb, cccc, dddd, eeee]
时间： 2024-08-10 21:15:39