Java數組隊列概念與用法實例分析
本文實例講述了Java數組隊列概念與用法。分享給大家供大家參考,具體如下:
一.隊列的概念(1)隊列也是一種線性結構
(2)相比數組,隊列對應的操作是數組的子集
(3)只允許在一端插入數據操作,在另一端進行刪除數據操作,進行插入操作的一端稱為隊尾(入隊列),進行刪除操作的一端稱為隊頭(出隊列)
(4)隊列是一種先進先出的數據結構(FIFO)
此處我們先來學習一下順序隊列 ,順序隊列 就是用數組實現:比如有一個n個元素的隊列,數組下標0的一端是隊頭,入隊操作就是通過數組下標一個個順序追加,不需要移動元素,但是如果刪除隊頭元素,后面的元素就要往前移動,對應的時間復雜度就是O(n)。
對于隊列,我們關注的相關實現如下:
對于該節的相關代碼,我們新建一個package(Queue),同時為了理解方便,此時把動態數組相關代碼拷貝到該包中。
1.先創建一個Queue接口,里面定義上面所述的方法
package Queue;public interface Queue<E> { //獲取隊列中元素個數 int getSize(); //隊列中元素是否為空 boolean isEmpty(); //入隊列 void enqueue(E e); //出隊列 E dequeue(); //獲取隊首元素 E getFront();}
2.創建一個類ArrayQueue實現Queue接口并重寫Object類的toString()方法
package Queue;public class ArrayQueue<E> implements Queue<E> { private DynamicArray<E> array; //構造函數,傳入隊列的容量capacity構造函數 public ArrayQueue(int capacity) { array = new DynamicArray<E>(capacity); } //無參構造函數,默認隊列的容量capacity=10 public ArrayQueue() { array = new DynamicArray<E>(); } //獲取隊列中元素數據是否為空 @Override public boolean isEmpty() { return array.isEmpty(); } //獲取隊列中元素個數 @Override public int getSize() { return array.getSize(); } //獲取隊列的容量 public int getCapacity() { return array.getCapacity(); } //入隊操作 @Override public void enqueue(E e) { array.addLast(e); } //出隊操作 @Override public E dequeue() { return array.removeFirst(); } //獲取隊首元素 @Override public E getFront() { return array.getFirst(); } //重寫object類的toString方法 @Override public String toString() { StringBuilder res = new StringBuilder(); res.append('Queue:'); res.append('front [');//體現左側為隊首 for (int i = 0; i < array.getSize(); i++) { res.append(array.get(i)); if (i != array.getSize() - 1) {res.append(','); } } res.append('] tail');//體現右側為隊尾 return res.toString(); }}
3.測試
新建一個TestMain類,添加一個main函數來測試我們編寫好的ArrayQueue類
相關代碼如下:
package Queue;public class TestMain { public static void main(String[] args) { ArrayQueue<Integer> queue = new ArrayQueue<Integer>(); for (int i = 0; i < 10; i++) { queue.enqueue(i); System.out.println(queue); if(i%3==2){//每添加3個元素出隊列一個queue.dequeue();System.out.println(queue); } } }}
對于第7行代碼是測試入隊列操作的,第10、11行代碼的意思是每添加3個元素出隊列一個元素。結果為:
對于出隊的時間復雜度為O(n)的解釋:
由于實現數組隊列的底層是動態數組,入隊操作就是通過數組下標一個個順序追加,不需要移動元素,但是如果刪除隊頭元素(removeFirst()方法),后面的元素就要往前移動,對應的時間復雜度就是O(n)。這樣當有數組中有大量數據時性能肯定是不好的,下一節我們將進行改進,使得出隊的時間復雜度為O(1)。
源碼地址 https://github.com/FelixBin/dataStructure/tree/master/src/Queue
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希望本文所述對大家java程序設計有所幫助。
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