数据结构之队列及Java实现

一、队列的基本介绍

队列也是一种特殊的线性表，特点是先进先出，只能在表的一端进行插入，在另一端进行删除。向队列中插入元素的过程称为入队(Enqueue)，删除元素的过程称为出队(Dequeue)，并把允许入队的一端称为队尾，允许出的的一端称为队头，没有任何元素的队列则称为空队。其一般结构如下所示：

二、队列的Java实现

与栈的实现相似，队列也有两种实现方式，分别基于数组和基于链表。由于队列是被限制的线性表，所以不能提供线性表中的方法如：获取指定索引处的元素、查找元素的位置、向指定索引处插入元素、删除索引处的元素等。
队列的常用操作如下所示：

• 初始化：创建空队列
• 获取队列的长度：返回队列元素的个数
• 加入元素：向队列的rear端插入元素
• 删除元素：在队列的front端删除元素
• 判断队列是否为空：已空返回true，否则返回false

下面分别介绍两种方式的实现：
1.基于数组的队列

public class ArrayQueue<T> {
    private int MaxSize;
    private T data[];
    private int front;
    private int rear;
    //构造函数初始化
    public ArrayQueue(int size){
        MaxSize = size;
        data = (T[]) new Object[MaxSize];
        front = 0;
        rear = 0;
    }
    //添加元素，加到队尾
    public boolean add(T value){
        if(value == null){
            return false;
        }
        if(rear > MaxSize -1){
            return false;
        }
        data[rear] = value;
        rear++;
        return true;
    }
    //队列长度
    public int length(){
        return rear-front;
    }
    //判断是否为空
    public boolean isEmpty(){
        if(length() == 0){
            return true;
        }
        return false;
    }
    //删除元素，删除队头节点
    public T del(){
        T tmp = null;
        if(isEmpty()){
            return tmp;
        }
        tmp = data[front];
        data[front] = null;
        front++;
        return tmp;
    }
    //队列元素遍历
    public String toString(){
        String str = "";
        for(int i=front;i<rear;i++){
            str = str + data[i] + " ";
        }
        return str;
    }
    public static void main(String args[]){
        ArrayQueue<String> aq = new ArrayQueue<String>(3);
        //添加元素测试
        aq.add("qwer");
        aq.add("asdf");
        aq.add("zxcv");
        //队列已满测试
        System.out.println(aq.add("uiop"));
        System.out.println(aq.toString());
        //队列删除测试
        aq.del();
        System.out.println(aq.toString());
        aq.del();
        System.out.println(aq.toString());
    }


}

测试结果：

false
qwer asdf zxcv 
asdf zxcv 
zxcv 

2.基于链表的队列

public class NodeQueue<T> {
    class Node<T>{
        Node<T> next = null;
        T data = null;
        public Node(T value){
            this.data = value;
        }
    }
    Node<T> front = null;
    Node<T> rear = null;
    public NodeQueue(){
        front = null;
        rear = null;
    }
    //添加节点到队尾，如果队列为空头结点和尾节点都只向新节点
    public void add(T value){
        if(value == null){
            return;
        }
        if(front == null){
            front = new Node<T>(value);
            rear = front;
        }
        else{
            Node<T> n = new Node<T>(value);
            rear.next = n;
            rear = n;
        }
    }
    //返回队列的长度
    public int length(){
        if(front == null){
            return 0;
        }
        int num = 1;
        Node<T> cur = front;
        while(cur.next!=null){
            num++;
            cur = cur.next;
        }
        return num;
    }
    //删除节点，将队头的节点删除
    public boolean del(){
        if(length()==0){
            return false;
        }
        Node n = front.next;
        front = n;
        return true;
    }
    //打印队列内容
    public String toString(){
        String str = "";
        Node<T> cur; 
        for(cur = front;cur!=null;cur=cur.next){
            str = str + cur.data + " ";
        }
        return str;
    }
    public static void main(String args[]){
        NodeQueue<String> nq = new NodeQueue<String>();
        //添加节点测试
        System.out.println(nq.length());
        nq.add("qwer");
        nq.add("asdf");
        nq.add("zxcv");
        System.out.println(nq.toString());
        System.out.println(nq.length());
        //删除节点测试
        nq.del();
        System.out.println(nq.toString());
        System.out.println(nq.length());
    }


}

测试结果：

0
qwer asdf zxcv 
3
asdf zxcv 
2