《Java数据结构与算法：提升代码效率的关键-队列篇》

一、队列的基本概念

队列是一种重要的线性数据结构，遵循先进先出(FIFO, First In First Out)原则。下面详细介绍Java中队列的实现和使用方法。

1. 队列的特性

• 先进先出：最先入队的元素最先出队

• 基本操作：

  • enqueue/offer：元素入队

  • dequeue/poll：元素出队

  • peek：查看队首元素但不移除

• 限制访问：只能访问队首和队尾元素

2. 常见应用场景

• 任务调度系统

• 消息队列

• 广度优先搜索(BFS)

• 打印机任务队列

• 线程池任务管理

二、Java中的Queue接口

Java集合框架提供了Queue接口及其多种实现：

import java.util.LinkedList;
import java.util.Queue;

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        Queue<String> queue = new LinkedList<>();
        
        // 入队操作
        queue.offer("A");
        queue.offer("B");
        queue.offer("C");
        
        // 查看队首元素
        System.out.println("队首元素: " + queue.peek()); // 输出A
        
        // 出队操作
        System.out.println("出队: " + queue.poll()); // 输出A
        System.out.println("出队: " + queue.poll()); // 输出B
        
        // 判断队列是否为空
        System.out.println("队列是否为空: " + queue.isEmpty()); // 输出false
        
        // 获取队列大小
        System.out.println("队列大小: " + queue.size()); // 输出1
    }
}

三、Queue的主要实现类

1. LinkedList

• 双向链表实现

• 可用作队列和双端队列(Deque)

• 允许null元素

Queue<Integer> queue = new LinkedList<>();

2. PriorityQueue

• 基于优先级堆的无界优先级队列

• 元素按自然顺序或Comparator排序

• 不允许null元素

// 自然顺序
Queue<Integer> pq = new PriorityQueue<>();

// 自定义顺序
Queue<Integer> pq = new PriorityQueue<>(Comparator.reverseOrder());

3. ArrayDeque

• 基于可调整大小的数组实现

• 比LinkedList更高效

• 不允许null元素

Queue<String> queue = new ArrayDeque<>();