数据结构与算法(五)队列——顺序存储结构

队列


队列的定义:是只允许在一端进行插入操作,而在另一端进行删除操作的线性表。

例如像移动,联通、电信等客服电话,客服人员与客户相比总是少数,在所以客服人员都占线的情况 下,客户被要求等待,直到某个客服人员空下来,才能让最先等待的客户接通电话,这里将所以当前拨打客服电话的客户进行排队处理。客服系统就是应用了队列这种数据结构。

队列是一种先进先出的线性表,允许插入的一端称为队尾,允许删除的一端称为队头。
在这里插入图片描述
首先定义队列接口Queue,写ArrayQueue实现这个接口,定义接口Queue的好处,之后再需要写队列的其他实现,只需要让它们实现这个接口,重写接口中的抽象方法即可。
那就先写Queue,Queue没有List那么多抽象方法,有判空、获取有效元素个数、进队、出队、获取队头、获取队尾、清空队列几个抽象方法即可。

public interface Queue<E> extends Iterable {
    //获取队列中元素的个数
    int getSize();

    //判断队列是否为空
    boolean isEmpty();

    //入队一个元素
    void enqueue(E e);

    //出队一个元素
    E dequeue();

    //获取队头
    E getFront();

    //获取队尾
    E getRear();

    //清空队列
    void clear();

}

这里extends Iterable是为了实现迭代器,接下来让ArrayQueue实现接口,之前写过线性表,我们说接口是只允许在一端进行插入操作,而在另一端进行删除操作的线性表,本质也是线性表,所以可以在ArrayQueue中创建线性表对象,直接使用线性表的方法。

import java.util.Iterator;
/*
  队列的顺序存储结构
*/
public class ArrayQueue<E> implements Queue<E> {
    //定义线性表对象list
    private ArrayList<E> list;
    //构造函数
    public ArrayQueue(){
        list=new ArrayList<>(); //创建list对象
    }
    //获取队列有效元素,用线性表的方法
    @Override
    public int getSize() {
        return list.getSize();
    }

    @Override
    public boolean isEmpty() {
        return list.isEmpty();
    }

    @Override
    public void enqueue(E e) {
        list.addLast(e);
    }

    @Override
    public E dequeue() {
        return list.removeFirst();
    }

    @Override
    public E getFront() {
        return list.getFirst();
    }

    @Override
    public E getRear() {
        return list.getLast();
    }

    @Override
    public void clear() {
        list.clear();
    }

    @Override
    public Iterator<E> iterator() {
        return list.iterator();
    }
	//以数组的格式返回,方便测试
    @Override
    public String toString() {
        StringBuilder sb=new StringBuilder();
        sb.append(String.format("ArrayQueue: %d/%d\n",getSize(),list.getCapacity()));
        sb.append('[');
        if(isEmpty()){
            sb.append(']');
        }else{
            for(int i=0;i<list.getSize();i++){
                sb.append(list.get(i));
                if(i==list.getSize()-1){
                    sb.append(']');
                }else{
                    sb.append(',');
                }
            }
        }
        return sb.toString();
    }
}

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