数据结构--队列（java）

队列是一种先进先出的数据结构

队列上的插入操作叫入队列，删除操作叫出队列

队列有对头，和队尾

就想超市结账排队一样，顾客总是排到队列的尾部（队尾）,也就是说在队列的尾部入队列，队列的头部出队列。

如何在java中实现队列有两种选择，一种是通过数组实现，一种是通过链表实现。

数组实现的队列：

//队列接口interface Queue<T>{    boolean enQueue(T k);    T deQueue();    boolean isEmpty();    void clear();    int length();}//顺序队列class ArrayLinerQueue<T> implements Queue<T>{    private int size=0;    private int head=0;    private int tail=0;    private Object[] data = new Object[4];    @Override    public boolean enQueue(T k) {        // 判断是否需要进行数组扩容        if (tail >= data.length) {            resize();        }        System.out.println("enQueue: " + k);        data[tail++] = k;        size++;        return true;    }    /**     * 数组扩容     */    private void resize() {        System.out.println("数组空间不够，扩容");        Object[] temp = new Object[data.length * 2];        for (int i = head; i < tail; i++) {            temp[i] = data[i];            data[i] = 0;        }        data = temp;    }    @Override    public T deQueue() {        if (size == 0) {            return null;        }        System.out.println("deQueue:"+(T)data[head]);        size--;        return  (T)data[head++];    }    @Override    public boolean isEmpty() {        return size==0;    }    @Override    public void clear() {        // 将数组中的数据置为null, 方便GC进行回收        for (int i = 0; i < size; i++) {            data[size] = null;        }        size = 0;        head=0;        tail=0;    }    @Override    public int length() {        return size;    }    @Override    public String toString() {        return "ArrayQueue{" +                "size=" + size +                ", head=" + head +                ", tail=" + tail +                ", data=" + Arrays.toString(data) +                '}';    }}//顺序循环队列class ArrayCycleQueue<T> implements Queue<T>{    private int size=0;    private int head=0;    private int tail=0;    private Object[] data = new Object[4];    @Override    public boolean enQueue(T k) {        // 判断是否需要进行数组扩容        if (head==tail && head!=0) {            resize();        }        if (tail>=data.length && head>0){            tail=0;        }        System.out.println("enQueue: " + k);        data[tail++] = k;        size++;        return true;    }    /**     * 数组扩容     */    private void resize() {        System.out.println("数组空间不够，扩容");        Object[] temp = new Object[data.length * 2];        for (int i = head+data.length; i < temp.length; i++,head++) {            temp[i] = data[head];        }        for (int i = 0; i < tail; i++) {            temp[i] = data[i];        }        data = temp;    }    @Override    public T deQueue() {        if (size == 0) {            return null;        }        System.out.println("deQueue:"+(T)data[head]);        size--;        return  (T)data[head++];    }    @Override    public boolean isEmpty() {        return size==0;    }    @Override    public void clear() {        // 将数组中的数据置为null, 方便GC进行回收        for (int i = 0; i < size; i++) {            data[size] = null;        }        size = 0;        head=0;        tail=0;    }    @Override    public int length() {        return size;    }    @Override    public String toString() {        return "ArrayQueue{" +                "size=" + size +                ", head=" + head +                ", tail=" + tail +                ", data=" + Arrays.toString(data) +                '}';    }}

链表实现的队列

//链表实现队列class LinkedListQueue<T> implements Queue<T>{    private int size=0;    private QueueNode head=null;    private QueueNode tail=null;    @Override    public boolean enQueue(T k) {        System.out.println("enQueue: " + k);        QueueNode queueNode = new QueueNode();        queueNode.setData(k);        if (tail==null){            tail=queueNode;            head=tail;        }else {            tail.setNext(queueNode);            tail=queueNode;        }        size++;        return true;    }    @Override    public T deQueue() {        if (size == 0) {            return null;        }        T tempdata = head.getData();        head=head.getNext();        System.out.println("deQueue:"+tempdata);        size--;        return  tempdata;    }    @Override    public boolean isEmpty() {        return size==0;    }    @Override    public void clear() {        size = 0;        head=null;        tail=null;    }    @Override    public int length() {        return size;    }    @Override    public String toString() {        StringBuilder sb = new StringBuilder();        QueueNode temp = head;        while (temp!=null){            sb.append(temp.getData()+" ");            temp=temp.getNext();        }        return "LinkedListQueue{" +                "size=" + size +                ", head=" + head.getData() +                ", tail=" + tail.getData() +                ", queue="+sb.toString()+                '}';    }    private class QueueNode{        private T data;        private QueueNode next;        public T getData() {            return data;        }        public void setData(T data) {            this.data = data;        }        public QueueNode getNext() {            return next;        }        public void setNext(QueueNode next) {            this.next = next;        }    }}

测试

package com.zq.datastruct.linkedlist;import java.util.Arrays;/** * Created by zhengshouzi on 2015/11/16. */public class QueueTest {    public static void main(String[] args) {        Queue<Integer> queue =null;        System.out.println("------------------------arrayLinerQueue-------------------------------------");        queue=new ArrayLinerQueue();        queue.enQueue(32);        queue.enQueue(43);        queue.deQueue();        queue.enQueue(98);        System.out.println(queue.toString());        queue.enQueue(444);        System.out.println(queue.toString());        queue.enQueue(444);        System.out.println(queue.toString());        System.out.println("------------------------arrayCycleQueue-------------------------------------");       queue = new ArrayCycleQueue<>();        queue.enQueue(32);        queue.enQueue(43);        queue.deQueue();        queue.enQueue(98);        System.out.println(queue.toString());        queue.enQueue(444);        System.out.println(queue.toString());        queue.enQueue(567);        queue.enQueue(1200);        System.out.println(queue.toString());        System.out.println("------------------------linkedListQueue-------------------------------------");       queue = new LinkedListQueue();        queue.enQueue(32);        queue.enQueue(43);        queue.deQueue();        queue.enQueue(98);        System.out.println(queue.toString());        queue.enQueue(444);        System.out.println(queue.toString());        queue.enQueue(567);        queue.enQueue(1200);        System.out.println(queue.toString());    }}

队列应用：

当多个任务分配给打印机时，为了防止冲突，创建一个队列，把任务入队，按先入先出的原则处理任务。
当多个用户要访问远程服务端的文件时，也用到队列，满足先来先服务的原则。
现如今众多的消息中间件的实现就是采用队列的思想。
……
有一个数学的分支，叫队列理论（queuing theory ）。用来计算 预测用户在队中的等待时间，队的长度等等问题。
答案取决于用户到达队列的频率，用户的任务的处理时间。如果比较简单的情况，可以单单用分析解决。一个简单的例子就是，
一部电话，一个接线员。当一个电话打进来，如果接线员很忙，就电话放到等待线路后。接线员从队头开始应答。
凡事一切需要按照顺序来处理的数据，都可以用队列来实现，如果顺序带有优先级，可以用优先队列

队列和栈的说明：

队列比较适合于用链表实现：因为队列的操作在队列的两端进行，使用数组不方便

栈比较适合于用数组实现：而栈的操作始终在栈顶进行，始终在数组顶部操作就好了。