Stack Queue Deque

Java 数据结构：

 

各数据结构复杂度：

Stack

First In Last Out  FILO 

删除的复杂度为什么是O(1) 而不是O(n) ?  ，数据结构不是链表么？

删除 末尾元素当然是 O（1）；

证明：remove 随机元素 O(n)

public boolean remove(Object o) {
        return removeElement(o);
    }
  
public synchronized boolean removeElement(Object obj) {
        modCount++;
        int i = indexOf(obj);
        if (i >= 0) {
            removeElementAt(i);
            return true;
        }
        return false;
    }

public synchronized int indexOf(Object o, int index) {
        if (o == null) {
            for (int i = index ; i < elementCount ; i++)
                if (elementData[i]==null)
                    return i;
        } else {
            for (int i = index ; i < elementCount ; i++)
                if (o.equals(elementData[i]))
                    return i;
        }
        return -1;
    }

Heap

https://en.wikipedia.org/wiki/Heap_(data_structure)

heap 的实现方式：严格的 斐波那契堆 效率高一些。

 

Queue

First In First Out  FIFO

Deque  

https://www.cnblogs.com/bushi/p/6681543.html

一.概述

双向队列 FILO  and  FIFO

Deque是Queue的子接口,我们知道 Queue 是一种队列形式 ,而 Deque 则是双向队列,  它支持从两个端点方向检索和插入元素,因此Deque既可以支持LIFO形式也可以支持LIFO形式.Deque接口是一种比Stack和Vector更为丰富的抽象数据形式,因为它同时实现了以上两者.

二.主要方法

修饰符和返回值	方法名	描述
添加功能
void	push(E)	向队列头部插入一个元素,失败时抛出异常
void	addFirst(E)	向队列头部插入一个元素,失败时抛出异常
void	addLast(E)	向队列尾部插入一个元素,失败时抛出异常
boolean	offerFirst(E)	向队列头部加入一个元素,失败时返回false
boolean	offerLast(E)	向队列尾部加入一个元素,失败时返回false
获取功能
E	getFirst()	获取队列头部元素,队列为空时抛出异常
E	getLast()	获取队列尾部元素,队列为空时抛出异常
E	peekFirst()	获取队列头部元素,队列为空时返回null
E	peekLast()	获取队列尾部元素,队列为空时返回null
删除功能
boolean	removeFirstOccurrence(Object)	删除第一次出现的指定元素,不存在时返回false
boolean	removeLastOccurrence(Object)	删除最后一次出现的指定元素,不存在时返回false
弹出功能
E	pop()	弹出队列头部元素,队列为空时抛出异常
E	removeFirst()	弹出队列头部元素,队列为空时抛出异常
E	removeLast()	弹出队列尾部元素,队列为空时抛出异常
E	pollFirst()	弹出队列头部元素,队列为空时返回null
E	pollLast()	弹出队列尾部元素,队列为空时返回null
迭代器
Iterator<E>	descendingIterator()	返回队列反向迭代器

可以看出Deque在Queue的方法上新添了对队列头尾元素的操作,add,remove,get形式的方法会在有界队列满员和空队列时抛出异常,offer,poll,peek形式的方法则会返回false或null.

此外方法表中需要注意push = addFirst,pop = removeFirst,只是使用了不同的方法名体现队列表示栈结构时的特点.

三.实现

　　同Queue一样Deque的实现也可以划分成通用实现和并发实现.

　　通用实现主要有两个实现类ArrayDeque和LinkedList.

　　ArrayDeque是个可变数组,它是在Java 6之后新添加的,而LinkedList是一种链表结构的list.LinkedList要比ArrayDeque更加灵活,因为它也实现了List接口的所有操作,并且可以插入null元素,这在ArrayDeque中是不允许的.

ArrayDeque 源码：
public void addLast(E e) {
    if (e == null)
        throw new NullPointerException();
    elements[tail] = e;
    if ( (tail = (tail + 1) & (elements.length - 1)) == head)
        doubleCapacity();
}

　　从效率来看,ArrayDeque要比LinkedList在两端增删元素上更为高效,因为没有在节点创建删除上的开销.最适合使用LinkedList的情况是迭代队列时删除当前迭代的元素.此外LinkedList可能是在遍历元素时最差的数据结构,并且也LinkedList占用更多的内存,因为LinkedList是通过链表连接其整个队列,它的元素在内存中是随机分布的,需要通过每个节点包含的前后节点的内存地址去访问前后元素.

　　总体ArrayDeque要比LinkedList更优越,在大队列的测试上有3倍与LinkedList的性能,最好的是给ArrayDeque一个较大的初始化大小,以避免底层数组扩容时数据拷贝的开销.

　　LinkedBlockingDeque是Deque的并发实现,在队列为空的时候,它的takeFirst,takeLast会阻塞等待队列处于可用状态

 

LinkedList、ArrayQueue、PriorityQueue的原理和区别

LinkedList是List接口的实现类，是List集合，底层是一种链表的数据结构，可以根据索引来获取元素，增加或删除元素的效率较高，如果查找的话需要遍历整合集合，效率较低，LinkedList同时实现了stack、Queue、PriorityQueue的所有功能。

ArrayQueue是一个基于数组实现的队列，可以想象，在队列中存在两个指针，一个指向头部，一个指向尾部。

PriorityQueue是一个队列的实现类，此实现类中存储的元素排列并不是按照元素添加的顺序进行排列，而是内部会按元素的大小顺序进行排列，是一种能够自动排序的队列。

 

如果你的程序强调对元素的增、删、改、查、遍历等操作就用LinkedList或者ArrayList;

如果是强调对象进入容器和对象从容器出来时的先后关系，那就用Stack、Queue、PriorityQueue。