数据结构系列二：栈和队列
一、贯彻性分类
在所有数据结构中，在增删数据 维护位置上，分出了 栈队列和非栈队列 两大性质的数据结构，数据结构类的 增删数据限制在 只在端进行 就属于 栈队列性质的 数据结构
1.栈
限制 全由一端增删数据实现的数据结构 就属于栈，存储数据特点是 先进后出、后进先出，数据成 同一端来 同一端出的 U字结构，只能进行 头插头删
2.队列
限制 在一端实现增数据、另一端实现删数据的数据结构 就属于队列，存储数据特点是 先进先出、后进后出，数据成 一端进另一端出的 直线方向结构
2.1双端队列：
单向队列 限制的是 增删数据只能在一个方向上的 一端增数据、一端删数据，如果在此基础上，从另一个方向来 把原来端上缺的增删 都各自对应补充实现完，就实现了双端队列
2.2循环队列的设计实现：
2.2.1优点
底层是数组，利用公式 设计成 两端能自然地互通到达，能循环地使用数组 且时间复杂度为O(1)
2.2.2实现
- front记录的是队头，对队头进行删除，队头记录的空间 有数据的
- rear记录的是队尾，对队尾进行插入，队尾记录的空间 往往是沼泽地 无数据的 等插入的
在 队头队尾之间 都是有效数据的记录，在front == rear时 判定为空，在rear的下一个是front时 判断为满(数组从前往后放，数组末再往后就会到头)，所以队列维护的区域中 总有一个是不放数据 做沼泽地的 来使得判满的，这样判空与判满 就都各自都有 就能实现了，数据成 一端进另一端出的 曲线方向结构
2.2.3公式
1.角标移动公式
队头队尾同往大角标方向的顺序：
index = (index + offset) % array.length
队头队尾同往小角标方向的顺序：
index = (index + array.length - offset) % array.length
2.有效长度计算公式
len = (rear - front + array.length) % array.length
3.共性
双端队列使用时 限制只用双端队列的一端 就又实现了栈，栈队列记录的头与尾 一直都是对有效元素记录的 而不是对其所在 存储总空间的记录
二、设计实现
任何一种数据结构 都可以去限制实现 它那种结构下的 栈和队列，只是时间复杂度的原因 合不合适去实现而已：
1.链表实现它的链式栈队列
单向链表
复杂度：头插、尾插、头删复杂度O(1)（默认有记尾）
合适实现—> 头插头删栈、尾插头删队列
双向链表
复杂度：头插尾插头删尾删复杂度全都为O(1)
合适实现—> 所有端 任意搭配方式 实现的栈队列
2.数组实现它的线性栈队列
数组
复杂度：尾插、尾删复杂度O(1)
合适实现—> 尾插尾删栈、尾插头删循环队列
三、提供的帮助设计方法
任何一种数据结构都能设计成栈和队列的性质结构，其中库里面提供有帮助直接设计成栈和队列的接口方法，不用自己再去限制定义，只要遵循着只使用栈和队列接口实现的方法就可以实现栈和队列的结构：
1.Queue
Queue接口配备的抽象方法比较少(offer、poll)，仅支持帮助设计成单向队列
2.Deque
Queue的子类Deque 就在它基础上 再实现补全增加了 另一向的方法(offerFirst、offerLast、poolFirst、poolLast)，使其能 支持帮助设计成 双向队列了，(push、pop) 同时也补全分出有 专门实现栈的方法，也不需要 借助双向队列 模拟实现栈，都是提供全了 所有结构专门实现 的方法，因此 继承于Deque的 ArrayDeque与LinkedList 里面都直接设计有 单向队列、双向队列、栈结构的方法，使它们能 直接用提供的方法 实现所有的栈和队列结构
四、底层方法的使用
- Stack实现了List接口，都可以实现 get(index) 下标访问(和数组ArrayList一样),get(0)获取的是 首先进入结构中的元素，Stack中get(0) 是栈底元素
- Queue和Deque接口 不与List接口相关，但它的实现类LinkedList 有去实现List接口，ArrayDeque没有实现List接口
下面是库里面实现提供好的最下层栈实现类Stack和最上层队列接口Queue里最底层方法的使用：
1.Stack
Stack类变量对数组限制使用尾插尾删最底层头插头删实现的顺序结构的栈
1.1构造
new Stack<E>();
—> return Stack<E>
构造一个纯空的栈，构造方法构造出来时都是纯空栈，到后面插入元素进来时会自动扩容的
1.2获取
1.2.1获取栈顶元素
stack.peek();
—> return E
获取栈数组后头大角标的元素即那一个处于栈顶的元素
1.2.2获取有效元素个数
stack.size();
—> return int
获取栈数组当前有效元素的个数
纯空栈 -> 有效元素个数为0且数组空间为0
空栈 -> 有效元素个数为0
1.2.3获取是否为空栈
stack.isEmpty();
—> return boolean
判断栈里面有效元素个数是否为0
1.3插入
stack.push(E);
—> return E
将元素插入栈顶并返回此插入的引用
1.4删除
stack.pop();
—> return E
将栈顶引用元素从栈数组中删除并返回此删除的引用
2.Queue
Queue接口里有最底层尾插头删单向队列操作的方法
Queue接口不能直接实例化，通过其实现类LinkedList或ArrarDeque来间接实例化有的
2.1获取
2.1.1获取队头元素
linkedlist.peek();
—> return E
2.1.2获取有效元素个数
linkedlist.size();
—> return int
获取队列中有效元素个数
2.1.3获取是否为空队列
linkedlist.isEmpty();
—> return boolean
判断队列有效元素个数是否为0队列是否为空
2.2插入
linkedlist.offer(E);
—> return boolean
在队尾后面插入元素
2.3删除
linkedlist.poll();
—> return E
删除队头元素，并返回此删除的引用元素
扫一扫
被折叠的 条评论
为什么被折叠?
到【灌水乐园】发言
