数据结构(队列)
一.什么是队列
1.队列定义
队列是一种特殊的线性表,特殊之处在于他只允许在表的前端(front)进行删除操作,而在表的后端(rear)进行插入操作。和栈一样,队列也是一种操作受限制的线性表。进行插入操作的一端称为队尾,进行删除操作的一端称为队头或者队首。
2.队列特点
① 队列中的元素满足先进先出(FIFO)的特点,即先进入队列的元素总是最先从队列移出。这种特点使得队列在处理数据时具有优势,能够高效地组织和管理进程。同时,先进先出也保证了队列中元素的顺序稳定,避免了一些特护情况下的数据丢失。
② 限制插入和删除操作:队列只允许在队尾插入元素,在队头删除元素。
③ 应用广泛:队列在计算机领域中应用广泛,如操作系统、网络通信、数据压缩等,在实际生活中,排队买票、办理业务等也可以用队列来模拟和处理。
二.队列的基本操作
1.首先定义一个队列接口,编写队列的几种基本操作
public interface myQueue<T> {// 入队void offer(T val);// 出队T poll();// 查看队首元素T getFront();// 获取当前队列中的元素个数int getSize();// 判断队列是否为空boolean isEmpty();}
2.我们创建一个类去实现我们自己撰写的接口
// 以数组为队列的数据存储结构
public class ArrOrdQueue<T> implements myQueue<T> {private MyArray<T> data;int size;public ArrOrdQueue() {this.data = new MyArray<>(100);this.size = 0;}@Overridepublic void offer(T val) {this.data.add(val);this.size++;}@Overridepublic T poll() {if(isEmpty()){return null;}return this.data.removeFromLast();}@Overridepublic T getFront() {if(isEmpty()){return null;}return this.data.getValue();}@Overridepublic int getSize() {return this.data.getSize();}@Overridepublic boolean isEmpty() {return this.data.isEmpty();}}
3.入队操作
// 添加元素public void add(T item) {this.arr[this.size] = item;this.size++;}
4. 判断队列是否为空
// 判空public boolean isEmpty() {return this.size == 0;}
5.出队操作
public T removeFromLast() {T delVal = this.arr[this.size - 1];this.size--;return delVal;}
6. 查看当前队头元素
public T getValue() {return getValueByIndex(this.size - 1);}// 获取指定位置的值public T getValueByIndex(int index) {// 入参判断if (index < 0 || index > capacity) {throw new IllegalArgumentException("索引异常!");}return this.arr[index];}
7.获取当前队列中元素的个数
// 获取元素个数public int getSize() {return this.size;}
三.队列的应用
① 图的遍历算法中的广度优先搜索就可以用队列辅助。
② 可用于计算机的模拟。
③ 可作为CPU的作业调度。使用队列来处理,可实现先到先执行的要求
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