1. 队列的概念
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队列只允许在一端进行插入操作，在另一端进行删除操作的特殊线性表，队列具有先进先出（FIFO）的特性，进行插入操作的一端为队尾，进行删除操作的一端为队头。
2. 队列的使用
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在Java中，Queue是一个接口，底层是通过链表来实现的
| 方法 | 功能说明 |
| boolean offer(E e) | 入队列 |
| E poll() | 出队列 |
| E peek() | 获取对头元素 |
| int size() | 获取队列中有效元素的个数 |
| boolean isEmpty() | 检测队列是否为空 |
注意：队列Queue是一个接口，在实例化对象时必须实例化LinkedList对象，因为LinkedList实现了Queue接口
import java.util.LinkedList;
import java.util.Queue;
public class TestQueue {
public static void main(String[] args) {
Queue q = new LinkedList<>();
q.offer(1);
q.offer(2);
q.offer(3);
q.offer(4);
q.offer(5);
System.out.println(q);
System.out.println(q.size());
q.poll();
q.poll();
System.out.println(q);
System.out.println(q.isEmpty());
}
}
//执行结果：[1, 2, 3, 4, 5]
// 5
// [3, 4, 5]
// false
3. 队列的模拟实现
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public class Queue {
public static class ListNode{
E val;
ListNode next;
ListNode pre;
ListNode(E val){
this.val = val;
}
}
ListNode first; //队头
ListNode last; //队尾
int size = 0;
//入队列—插新节点
public void offer(E e){
ListNode newNode = new ListNode<>(e);
if(first==null){
first = newNode;
last = newNode;
}else{
last.next = newNode;
newNode.pre = last;
last = newNode;
}
size++;
}
//出队列—删除头
public E poll(){
E val = null;
if(first==null){
return null;
}else if(first == last){
first = null;
last = null;
}else{
val = first.val;
first = first.next;
first.pre.next = null;
first.pre = null;
}
size–;
return val;
}
//获取队头元素
public E peek(){
if(first == null){
return null;
}
return first.val;
}
//获取长度
public int size(){
return size;
}
//判空
public boolean isEmpty(){
return first==null;
}
//栈和队列一般不进行遍历操作
public static void main(String[] args) {
Queue q = new Queue<>();
q.offer(1);
q.offer(2);
q.offer(3);
q.offer(4);
System.out.println(q.size());
System.out.println(q.peek());
q.poll();
System.out.println(q.size());
}
}
4. 循环队列
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循环队列使用的是循环数组，为什么不使用普通的数组呢？
如果使用一段连续的空间则会造成空间假溢出，造成空间的浪费，因为队列是在尾端进行插入，在头部进行删除，这样会造成数组中的元素偏后，如下面的情形：
所以使用的循环数组，循环队列就是解决空间的假溢出。
当对头与队尾重合时如何区分循环队列的空与满呢？我们可以通过添加size来记录队列元素的个数，当size为0时队列为空，当size不为0时，队列为满。
下面是循环队列的实现：
//循环队列
public class CircularQueue {
int array[];
int rear = 0; //队尾下标
int front = 0; //队头下标
int count = 0; //队列的有效元素的个数
int N;
public CircularQueue(int k) {
array = new int[k]; //创建一个数组
N = array.length; //用N标记数组的长度
}
public boolean enQueue(int value) { //入队列
if(isFull()){
return false; //如果队列已经满了，则返回false
}
array[rear] = value;
rear++;
if(rear==N){ //rear返回起始位置
rear = 0;
}
count++;
return true;
}
public boolean deQueue() { //出队列
if(isEmpty()){ //如果队列为空，则返回false
return false;
}
front++;
front%=N; //front返回起始位置
count–;
return true;
}
public int Front() { //获取队头元素
if(isEmpty()){
return -1;
}
return array[front];
}
public int Rear() { //获取队尾元素
if(isEmpty()){
return -1;
}
return array[(rear-1+N)%N]; //队尾元素的下标为rear-1，如果rear为0，则下标就为-1了，所以需要（rear-1+n）% n
}
public boolean isEmpty() { //检测队列是否为空
return count==0;
}
public boolean isFull() { //检测队列是否已满
return count==N;
}
}
5. 双端队列
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双端队列是指允许两端都可以进行入队列和出队列操作的队列，deque（double ended queue的简称）。
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6. OJ题
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1. 用队列实现栈 （LeetCode225）用队列实现栈
可以点开上面链接来查看题目
方法：
1. 先创建两个队列
2. 判空：如果两个队列都为空，则返回true，否则返回false
3. 插入元素：当两个队列都为空的时候，随便选一个队列往里插入元素，当有一个队列不为空的时候，往这个不为空的队列里插入元素
4. 删除栈顶元素：哪一个队列不为空，就将这个队列的元素往另一个为空的队列里放，直到不为空的队列剩余一个元素，最后再将这个元素出队列，用一个变量接收并返回
5. 获取栈顶元素：这个操作和前面删除栈顶元素大概相同，只是在返回元素之前，将这个元素插入另一个不为空的队列中
参考代码：
class MyStack {
Queue q1 = new LinkedList<>();
Queue q2 = new LinkedList<>();
public MyStack() {
}
public void push(int x) {
if(q2.isEmpty()){
q1.offer(x);
}else{
q2.offer(x);
}
}
public int pop() {
int ret = 0;
if(!q1.isEmpty()){
while(q1.size()>1){
q2.offer(q1.poll());
}
ret = q1.poll();
}else{
while(q2.size()>1){
q1.offer(q2.poll());
}
ret = q2.poll();
}
return ret;
}
public int top() {
int ret = 0;
if(!q1.isEmpty()){
while(q1.size()>1){
q2.offer(q1.poll());
}
ret = q1.poll();
q2.offer(ret);
}else{
while(q2.size()>1){
q1.offer(q2.poll());
}
ret = q2.poll();
q1.offer(ret);
}
return ret;
}
public boolean empty() {
if(q1.isEmpty()&&q2.isEmpty()){
return true;
}
return false;
}
}
2. 实现一个最小栈（LeetCode155）最小栈
点上述链接查看题目
方法：
1. 先构造两个栈，栈s1储存所有元素，栈s2储存最小元素
2. 入栈：第一个元素给两个栈都添加，下来的元素如果小于等于s2的栈顶元素，则将元素入栈s2，所有元素都入栈s1
3. 获取栈顶元素：直接获取栈s1的栈顶元素
4. 删除栈顶元素：对于s2：如果s1栈顶元素与s2栈顶元素相等，则出栈；对于s1：依次出栈
5. 获取栈里的最小元素：直接返回栈s2的栈顶元素
参考代码：
class MinStack {
Stack s1 = new Stack<>();
Stack s2 = new Stack<>();
public MinStack() {
}
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