数据结构与算法—队列(搞懂最常用数据结构之一)
内容导读
互联网集市收集整理的这篇技术教程文章主要介绍了数据结构与算法—队列(搞懂最常用数据结构之一)，小编现在分享给大家，供广大互联网技能从业者学习和参考。文章包含5442字，纯文字阅读大概需要8分钟。
内容图文
前言
栈和队列是一对好兄弟，前面我们介绍过数据结构与算法—栈详解，那么栈的机制相对简单，后入先出，就像进入一个狭小的山洞，山洞只有一个出口，只能后进先出(在外面的先出去)。而队列就好比是一个隧道，后面的人跟着前面走，前面人先出去(先入先出)。日常的排队就是队列运转形式的一个描述！所以队列的
核心理念就是：先进先出！队列的概念：队列是一种特殊的
线性表，特殊之处在于它只允许在表的前端（front）进行删除操作，而在表的后端（rear）进行插入操作，和栈一样，队列是一种操作受限制的线性表。进行插入操作的端称为队尾，进行删除操作的端称为队头。同时，阅读本偏文章最好先弄懂顺序表的基本操作和栈的数据结构！学习效果更佳！
队列介绍
基本属性
队头front：
删除数据的一端。对于数组，
从后面插入更容易，前面插入较困难，所以一般用数组实现的队列队头在前面。(删除直接index游标前进，不超过队尾即可)。而对于链表。插入删除在两头分别进行那么头部(前面)删除尾部插入是最方便的选择。
队尾rear：
插入数据的一端，同上，在数组和链表中
通常均在尾部位置。当然，其实数组和链表的front和rear还有点小区别，后面会具体介绍。
enQueue(入队)：
在
队尾rear插入元素
deQueue(出队)：
在
对头front删除元素
普通队列
按照上述的介绍，我们很容易知道数组实现的方式。用数组模拟表示队列。要考虑初始化，插入，问题。
初始化：数组的front和rear都指向0.
入队：
队不满，数组不越界，先队尾位置传值，再队尾下标+1出队：队不空，先取队头位置元素，在队头+1，
但是很容易发现问题，每个空间域只能利用一次。造成空间极度浪费。并且非常容易越界！
循环队列
针对上述的问题。有个较好的解决方法！就是对已经申请的(数组)内存
重复利用。这就是我们所说的循环队列。
而数组实现的循环队列就是在逻辑上稍作修改。我们假设(约定)数组的最后一位的下一个index是首位。因为我们队列中只需要front和tail两个指标。不需要数组的实际地址位置相关数据。和它无关。所以我们就只需要考虑尾部的特殊操作即可。
初始化：数组的front和rear都指向0.
入队：
队不满，先队尾位置传值，再rear=(rear + 1) % maxsize;出队：队不空，先取队头位置元素，
front=(front + 1)%maxsize;是否为空：
return rear == front;大小：
return (rear+maxsize-front)%maxsize;
这里面有几个大家需要注意的，就是指标相加如果遇到最后需要转到头的话。可以判断是否到数组末尾位置。也可以直接+1求余。其中maxsize是数组实际大小。
链式实现
对于链表实现的队列，要根据
先进先出的规则考虑头和尾的位置
我们知道队列是先进先出的，对于链表，我们能采用单链表尽量采用单链表，能方便尽量方便，同时还要兼顾效率。
方案一 如果队头设在
链表尾，队尾设在链表头。那么队尾进队插入在链表头部插入没问题。容易实现，但是如果队头删除在尾部进行，如果不设置尾指针要遍历到队尾，但是设置尾指针删除需要将它指向前驱节点那么就需要双向链表。都挺麻烦的。方案二但是如果队头设在
链表头，队尾设在链表尾部，那么队尾进队插入在链表尾部插入没问题(用尾指针可以直接指向next)。容易实现，如果队头删除在头部进行也很容易，就是我们前面常说的头节点删除节点。所以我们
最终采取的是方案2的带头节点，带尾指针的单链表!
主要操作为：
初始化：
public class listQueue<T> {
static class node<T> {
T data;// 节点的结果
node next;// 下一个连接的节点
public node() {}
public node(T data) {
this.data = data;
}
}
node front;//相当于head 带头节点的
node rear;//相当于tail/end
public listQueue() {
front=new node<T>();
rear=front;
}
入队：
rear.next=va;rear=va;（va为被插入节点）出队：队不空，
front.next=front.next.next;经典带头节点删除是否为空：
return rear == front;大小：节点front遍历到rear的个数。
具体实现
数组实现
package 队栈;
public class seqQueue<T> {
private T data[];// 数组容器
private int front;// 头
private int rear;// 尾
private int maxsize;// 最大长度
public seqQueue(int i)// 设置长为i的int 型队列
{
data = (T[]) new Object[i+1];
front = 0;
rear = 0;
maxsize = i+1;
}
public int ?lenth() {
return (rear+maxsize-front)%maxsize;
}
public boolean isempty() {
return rear == front;
}
public boolean isfull() {
return (rear + 1) % maxsize == front;
}
public void enQueue(T i) throws Exception// 入队
{
if (isfull())
throw new Exception("已满");
else {
data[rear] = i;
rear=(rear + 1) % maxsize;
}
}
public T deQueue() throws Exception// 出队
{
if (isempty())
throw new Exception("已空");
else {
T va=data[front];
front=(front+1)%maxsize;
return va;
}
}
public String toString()// 输出队
{
String va="队头: ";
int lenth=lenth();
for(int i=0;i<lenth;i++)
{
va+=data[(front+i)%maxsize]+" ";
}
return va;
}
}
链式实现
package 队栈;
public class listQueue<T> {
static class node<T> {
T data;// 节点的结果
node next;// 下一个连接的节点
public node() {}
public node(T data) {
this.data = data;
}
}
node front;//相当于head 带头节点的
node rear;//相当于tail/end
public listQueue() {
front=new node<T>();
rear=front;
}
public int ?lenth() {
int len=0;
node team=front;
while(team!=rear)
{
len++;team=team.next;
}
return len;
}
public boolean isempty() {
return rear == front;
}
public void enQueue(T value) // 入队.尾部插入
{
node va=new node<T>(value);
rear.next=va;
rear=va;
}
public T deQueue() throws Exception// 出队
{
if (isempty())
throw new Exception("已空");
else {
T va=(T) front.next.data;
front.next=front.next.next;
return va;
}
}
public String toString()
{
node team=front.next;
String va="队头：";
while(team!=null)
{
va+=team.data+" ";
team=team.next;
}
return va;
}
}
測試
总结
对于队列来说数据结构
相比栈复杂一些，但是也不是很难，搞懂先进先出然后就用数组或者链表实现即可。对于数组，队尾
tail指向的位置是空的，而链表的front（head一样）为头指针为空的，所以在不同结构实现相同效果的方法需要注意一下。对于双向队列，大家可以自行了解，双向队列两边均可插入删除，能够实现
堆栈公用等更加灵活调用的结果。(参考java的ArrayDeque).并且现在的消息队列等很多中间件都是基于队列模型延申。所以学会队列很重要！最后，笔者水平有限，如果有
纰漏和不足之处还请指出。另外，如果感觉不错可以点个赞，关注个人公众号：bigsai更多经常与你分享，关注回复数据结构获取精心准备的数据结构和算法资料多份！
内容总结
以上是互联网集市为您收集整理的数据结构与算法—队列(搞懂最常用数据结构之一)全部内容，希望文章能够帮你解决数据结构与算法—队列(搞懂最常用数据结构之一)所遇到的程序开发问题。 如果觉得互联网集市技术教程内容还不错，欢迎将互联网集市网站推荐给程序员好友。
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