教你如何使用Java手写一个基于链表的队列

这篇博客主要讲解的是如何使用单链表实现一个简单版的队列。单向链表队列是属于非循环队列，同时队列的长度是不受限制的，也就是说添加数据的速度比拉取数据的速度快时，队列的长度是无限增长的。单链队列其本质就是一个链表，只不过是在获取或添加数据的时候跟普通的链表有所区别，队列在获取数据的同时也将该节点删除，并且每次获取数据都是从表头获取，普通链表可以获取任意节点的数据；队列在增加数据时总是添加到链表的尾部，而普通的链表则是可以在链表的任意地方插入一个节点。

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一、队列数据结构

该队列的结构够多个节点构成，每个节点都有一个指向下一个节点的指针，使得所有的节点都能够相连，形成一个链表。具体结构如下如：

 

Java实现：

static class Node{
 Object item;
 Node next;
 public Node(Object item, Node next) {
 this.item = item;
 this.next = next;
 }
 }

其实就创建一个静态内部类即可，类中item是用来存储数据的，next是指向下一个node节点，最后一个节点的next为空。

二、属性

head：链表表头，拉取或遍历数据都是从这里开始的。

tail：链表表尾，每次添加数据都添加到tail的后面，变成新的tail

size：队列长度

　　//表头
 private Node head;
 //表尾
 private Node tail;
 //队列长度
 private int size;

三、添加数据

 public void offer(Object item){
 Node n = new Node(item,null);
 if (tail == null){
 head = tail = n;
 }else {
 tail.next = n;
 tail = n;
 }
 size++;
 }

用代码实现队列的添加操作看起是很简单的，无非就是将新节点添加到表尾，然后把新节点设置成新的表尾。

四、拉取数据

public Object poll(){
 if (head == null) return null;
 Node h = head;
 //将拉取的节点的下一个节点变成新的表头
 head = head.next;
 //把旧的表头的下一个节点指向设置为null，让gc回收
 h.next = null;
 //队列为空
 if (head == null)
 tail = null;
 size--;
 return h.item;
 }

五、查看数据

public Object peek(){
 return head == null ? null : head.item;
 }

查看数据看的是表头的数据，但是跟poll方法的区别是该方法不会删除表头的数据。

六、清空列表

public void clear(){
 size = 0;
 Node h = head;
 while (h != null){
 Node temp = h.next;
 h.next = null;
 h = temp;
 }
 head = tail = null;
 }

七、基于数组的队列和链表的队列的区别

1、前者是有边界的循环队列，后者则是没有边界的非循环队列。

2、前者在添加数据时无需创建新对象，性能消耗相对较小，后者每次添加数据都需要创建新对象。

3、后者每个节点都维护了一个链，所以所需内存也相对较大。

4、如果添加速度大于拉取速度，前者在达到边界后可能会无法添加数据，后者则没有这个问题。

八、完整代码

/**
 * 基于链表实现的队列
 */
public class LinkQueue {
 //表头
 private Node head;
 //表尾
 private Node tail;
 //队列长度
 private int size;
 public LinkQueue(){}
 public void offer(Object item){
 Node n = new Node(item,null);
 if (tail == null){
 head = tail = n;
 }else {
 tail.next = n;
 tail = n;
 }
 size++;
 }
 public Object poll(){
 if (head == null) return null;
 Node h = head;
 //将拉取的节点的下一个节点变成新的表头
 head = head.next;
 //把旧的表头的下一个节点指向设置为null，让gc回收
 h.next = null;
 //队列为空
 if (head == null)
 tail = null;
 size--;
 return h.item;
 }
 public Object peek(){
 return head == null ? null : head.item;
 }
 public void clear(){
 size = 0;
 Node h = head;
 while (h != null){
 Node temp = h.next;
 h.next = null;
 h = temp;
 }
 head = tail = null;
 }
 public int size(){return size;}
 static class Node{
 Object item;
 Node next;
 public Node(Object item, Node next) {
 this.item = item;
 this.next = next;
 }
 }
 @Override
 public String toString() {
 if (size == 0) return "{}";
 StringBuilder builder = new StringBuilder(size + 2);
 Node h = head;
 builder.append("{");
 while (h != null){
 builder.append(h.item);
 builder.append(", ");
 h = h.next;
 }
 return builder.substring(0,builder.length() -2) + "}";
 }
}