Java—Queue队列详解(Deque/PriorityQueue/Deque/ArrayDeque/LinkedList)
Queue
Queue队列介绍
Queue是用于模拟队列的,啥叫队列?队列就是排队的意思,比如排队结账,先进入队伍中,先排到先付账走人;后排到的,进入队伍,等前面的人出队伍后,再跟在后面付钱出队。符合“先进先出FIFO”
的规则,是一种线性表。插入在一端,删除则在另一端。入队(offer
)在队尾,出队(poll
)在队头。
Queue接口有实现类PriorityQueue,有另一个双端队列接口Deque。
Queue队列进出示意图
Queue常用方法
PriorityQueue拥有Queue
和Collection
的方法。下面主要介绍一些常用方法:
boolean add(E e);
:将指定元素加入到队列的尾部。E element();
:获取队列头部的元素,但是不删除该元素。boolean offer(E e);
:将指定元素加入到队列的尾部。E peek();
:获取队列头部的元素,但是不删除元素;若队列为空,返回null。E poll();
:获取队列头部的元素,并删除该元素。若队列为空,返回null。E remove();
:获取队列头部的元素,并删除该元素。若队列为空,抛异常。
PriorityQueue
PriorityQueue概述
PriorityQueue是Queue队列实现类,PriorityQueue保存队列元素的顺序不是按照加入队列的顺序,而是按照队列元素的大小进行重新排序。当调用peek()
或者poll()
方法获取队列元素时,获取的是队列最小元素,而不是先入队列的元素。有点反先入先出规则
。
PriorityQueue示例
1)运行主类:
public class DemoApplication {public static void main(String[] args) {PriorityQueue priorityQueue = new PriorityQueue();priorityQueue.offer(5);priorityQueue.offer(-1);priorityQueue.offer(3);priorityQueue.offer(7);//查看入队顺序System.out.println("队列输出:" + priorityQueue);//peek方法获取队头元素但是不删除元素System.out.println("peek()方法获取队头:" + priorityQueue.peek());//查看第一个元素即为最小元素System.out.println("第一个队列元素出队:" + priorityQueue.poll());System.out.println("第二个队列元素出队:" + priorityQueue.poll());System.out.println("第三个队列元素出队:" + priorityQueue.poll());System.out.println("第四个队列元素出队:" + priorityQueue.poll());System.out.println("null队列:" + priorityQueue.poll());}}
2)运行结果:
队列输出:[-1, 5, 3, 7]
peek()方法获取队头:-1
第一个队列元素出队:-1
第二个队列元素出队:3
第三个队列元素出队:5
第四个队列元素出队:7
null队列:null
Deque
Deque双端队列介绍
Deque是Queue子接口,是双端队列
。可以同时从两端(队列头部和尾部)添加、删除元素。所以可以用来实现栈的数据结构。有两个实现类(ArrayDeque
和LinkedList
)
Deque常用方法
void addFirst(E e)
:将指定元素插入该双端队列的头部,比较重要,下面很多方法头部插入内部实现都是通过这个来实现的,如offerFirst()。void addLast(E e)
:将指定元素插入该双端队列的尾部。比较重要,下面添加到尾部插入内部实现都是通过这个来实现的,如offerLast()。E getFirst()
:获取但不删除双端队列的第一个元素。E getLast()
:获取但不删除双端队列的最后一个元素。E removeFirst()
:获取并删除该双端队列的第一个元素。栈的出队列方法pop()也是通过该方法实现的。E removeLast()
:获取并删除该双端队列的最后一个元素。Iterator<E> descendingIterator()
:返回双端队列的迭代器,逆向顺序迭代元素。boolean offerFirst(E e)
:将指定元素插入该双端队列的头部。
public boolean offerFirst(E e) {addFirst(e);return true;}
boolean offerLast(E e)
:将指定元素插入该双端队列的尾部。
public boolean offerLast(E e) {addLast(e);return true;}
E peekFirst()
:获取但不删除该双端队列的第一个元素;若队列为空,则返回null。
public E peekFirst() {final Node<E> f = first;return (f == null) ? null : f.item;}
E peekLast()
:获取但不删除该双端队列的最后一个元素;若队列为空,则返回null。
public E peekLast() {final Node<E> l = last;return (l == null) ? null : l.item;}
E pollFirst()
:获取并删除该双端队列的第一个元素;若队列为空,则返回null。
public E pollFirst() {final Node<E> f = first;return (f == null) ? null : unlinkFirst(f);}
E pollLast()
:获取并删除该双端队列的最后一个元素;若队列为空,则返回null。
public E pollLast() {final Node<E> l = last;return (l == null) ? null : unlinkLast(l);}
E pop()
:栈方法,pop出该双端队列表示栈的栈顶元素,等价于removeFirst()方法。
public E pop() {return removeFirst();}
void push(E e)
:栈方法,push元素进入该双端队列表示栈的栈顶,等价于addFist()方法。
public void push(E e) {addFirst(e);}
boolean removeFirstOccurrence(Object o)
:删除该双端队列的第一次出现的元素o,底层通过remove()方法实现。
public boolean removeFirstOccurrence(Object o) {return remove(o);}
boolean removeLastOccurrence(Object o)
:删除该涮短队列的最后一次出现的元素o。
ArrayDeque
ArrayDeque概述
ArrayDeque底层实现类似于ArrayList,都是通过动态、可分配的Object[]数组来实现元素存储,当集合元素超过数组容量,会重新分配一个新的数组来存储集合元素。
ArrayDeque示例
1)运行主类
public class DemoApplication {public static void main(String[] args) {//可以作为栈来使用,先进后出ArrayDeque<String> arrayDeque = new ArrayDeque<>();arrayDeque.push("book01");arrayDeque.push("book03");arrayDeque.push("book02");arrayDeque.push("book04");System.out.println("原栈:" + arrayDeque);System.out.println("获取头部元素,但不删除该元素,peek(): " + arrayDeque.peek());System.out.println("获取头部元素,且删除该元素,pop(): " +arrayDeque.pop());System.out.println("获取第一个元素,但不删除:" + arrayDeque.getFirst());System.out.println("获取最后一个元素,但不删除:" + arrayDeque.getLast());System.out.println("在双端队列头部插入元素:" + arrayDeque.offerFirst("booknew01"));System.out.println("在双端队列尾部插入元素:" + arrayDeque.offerLast("booknew02"));System.out.println("新栈:" + arrayDeque);}}
2)运行结果
原栈:[book04, book02, book03, book01]
获取头部元素,但不删除该元素: book04
获取头部元素,且删除该元素: book04
获取第一个元素,但不删除:book02
获取最后一个元素,但不删除:book01
true
true
新栈:[booknew01, book02, book03, book01, booknew02]
LinkedList
LinkedList概述
LinkedList实现List,同时也实现了Deque,可以当做双端队列来使用,可以当做“栈”或“队列”使用。
LinkedList与ArrayList、ArrayDeque不同之处在于底层实现,LinkedList底层是通过链表的形式存储元素,随机访问性能比较差
,但是在插入
、删除
的时候性能比较好
(只需要改变指针所指的地址就行)
Q&A
peek()和element()的异同
- 同:peek()和element()都是在不移除的情况下返回队头;
- 异:peek()方法在队列为空时返回null,而element()会抛出NoSuchElementException异常。
poll()和remove()的异同
- 同:poll()和remove()都是将移除并返回队头;
- 异:poll()在队列为空时返回null,而remove()会抛出NoSuchElementException异常。
队列和栈区别?
队列
- 队列是按照
先进先出FIFO
原则进行操作元素的。 - 队列是限定所有的插入只能在表的一端进行,而删除在表的另一端进行的线性表。
- 表中允许插入的一端为队尾,允许删除的一端为队头。
栈
4. 栈是一种特殊的线性表,是一种后进先出LIFO
的结构;
5. 栈是先定仅在表尾插入和删除运算的线性表,表尾即为栈顶
,表头称为栈底。
6. 栈的物理存储可以用熟悉顺序存储结构,也可以用链式存储结构。
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