队列---双端队列与循环队列

最新推荐文章于 2024-03-03 22:21:16 发布

柠七99

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本文详细介绍了双端队列的概念及其在Java中的实现方式，包括Deque接口及其实现类LinkedList的方法介绍，并提供了循环队列的设计实例，探讨了其在不同场景下的应用。

摘要生成于 C知道，由 DeepSeek-R1 满血版支持，前往体验 >

接口与类的继承关系：在这里插入图片描述

双端队列

双端队列：两端都可以进行入队和出队操作的队列

Deque接口—>LinkedList(实现类)

公共方法：isEmpty() / size() / contains() …
当栈使用时：
压栈：push(e)
查看栈顶元素：peek()
弹出栈顶元素：pop()
当单向队列使用时：
插入队列：add(e)
查看队首元素：element()
取出队首元素：remove()

方法：

方法	解释
addFirst(e) / ofterFirst(e)	入队列(头部元素)
addLast(e) / ofterLast(e)	入队列（尾部元素）
removeFirst() / pool()First	出队列（头部元素）
removeLast() / poolLast()	出队列（尾部元素）
getFirst() / peekFirst()	取元素（不删除，头部元素）
getLast() / peekLast()	取元素（不删除，尾部元素）

注：Deque接口·继承自Queue接口,Queue接口继承于Collection接口

循环队列

在这里插入图片描述

数组下标循环小技巧：

下标最后再往后(offset 小于 array.length): index = (index + offset) % array.length

下标最前再往前(offset 小于 array.length): index = (index + array.length - offset) % array.length

区分循环队列的空与满：当 Q.rear = Q.front 时认为队空当 Q.rear + 1 = Q.front 时认为队满

例：622. 设计循环队列（leetcode）

class MyCircularQueue {

    private final int[] array;
    private int size;
    private int frontIndex;
    private int rearIndex;

    //循环队列的数组容量是k
    public MyCircularQueue(int k) {
        array = new int[k];

        size = 0;
        frontIndex = 0;
        rearIndex = 0;
    }

    //把value插入循环队列尾部
    //成功返回true  失败（容量满了）返回false
    public boolean enQueue(int value) {
        if(size == array.length) {
            return false;
        }
        array[rearIndex] = value;
        size++;
        rearIndex++;
        if (rearIndex == array.length) {
            rearIndex = 0;
        }
        return true;
    }

    public boolean deQueue() {
        //从循环队列队首删除一个元素
        //成功返true  失败（队列为空）返回false
        if(size == 0) {
            return false;
        }
        size--;
        frontIndex++;
        if(frontIndex == array.length) {
            frontIndex = 0;
        }
        return  true;
    }

    //返回队首元素
    //队列为空返回-1
    public int Front() {
        if(size == 0) {
            return  -1;
        }
        return array[frontIndex];
    }

    //返回队尾元素
    //队列为空返回-1
    public int Rear() {
        if(size == 0) {
            return -1;
        }
        if(rearIndex == 0) {
            return array[array.length - 1];
        } else
            return array[rearIndex - 1];

    }

    public boolean isEmpty() {

        return size == 0;
    }

    public boolean isFull() {
        return size == array.length;
    }
}

注1：站和队列都是一种特殊的线性结构，只是对插入/删除元素的方式做了限制

注2：栈表现出 FILO 的特点，队列表现出 FIFO 的特点（add / remove / element
没有特殊说明时，时间复杂度都是O(1)）
注3：时间角度

栈：回溯（求迷宫的路径、括号匹配）、关于树形结构和图形结构的深度优先遍历都可以使用栈
队列：保证公平性（做消息传递，关于树形结构和图形结构的广度优先遍历可以使用队列）