Java代碼實(shí)現(xiàn)循環(huán)隊(duì)列的示例代碼
循環(huán)隊(duì)列結(jié)構(gòu)

隊(duì)列特點(diǎn)
- 隊(duì)列為一種特殊的線(xiàn)性表,特殊之處在于它只允許在表的前端(front)進(jìn)行刪除操作,而在表的后端(rear)進(jìn)行插入操作,和棧一樣,隊(duì)列是一種操作受限制的線(xiàn)性表。進(jìn)行插入操作的端稱(chēng)為隊(duì)尾,進(jìn)行刪除操作的端稱(chēng)為隊(duì)頭。隊(duì)列中沒(méi)有元素時(shí),稱(chēng)為空隊(duì)列。
- 隊(duì)列的數(shù)據(jù)元素又稱(chēng)為隊(duì)列元素。在隊(duì)列中插入一個(gè)隊(duì)列元素稱(chēng)為入隊(duì),從隊(duì)列中刪除一個(gè)隊(duì)列元素稱(chēng)為出隊(duì)。因?yàn)殛?duì)列只允許在一端插入,在另一端刪除,所以只有最早進(jìn)入隊(duì)列的元素才能最先從隊(duì)列中刪除,故隊(duì)列又稱(chēng)為先進(jìn)先出(FIFO—first in first out)線(xiàn)性表。
循環(huán)隊(duì)列優(yōu)缺點(diǎn)
循環(huán)隊(duì)列的優(yōu)點(diǎn):
- 可以有效的利用資源。用數(shù)組實(shí)現(xiàn)隊(duì)列時(shí),如果不移動(dòng),隨著數(shù)據(jù)的不斷讀寫(xiě),會(huì)出現(xiàn)假滿(mǎn)隊(duì)列的情況。即尾數(shù)組已滿(mǎn)但頭數(shù)組還是空的;循環(huán)隊(duì)列也是一種數(shù)組,只是它在邏輯上把數(shù)組的頭和尾相連,形成循環(huán)隊(duì)列,當(dāng)數(shù)組尾滿(mǎn)的時(shí)候,要判斷數(shù)組頭是否為空,不為空繼續(xù)存放數(shù)據(jù)。
循環(huán)隊(duì)列的缺點(diǎn):
- 循環(huán)隊(duì)列中,由于入隊(duì)時(shí)尾指針向前追趕頭指針;出隊(duì)時(shí)頭指針向前追趕尾指針,造成隊(duì)空和隊(duì)滿(mǎn)時(shí)頭尾指針均相等。因此,判別隊(duì)列是"空"是"滿(mǎn)"需要特殊處理 —— 判斷隊(duì)列為空的條件還是head == tail,但是判斷隊(duì)列已滿(mǎn)的條件則是(tail+1)%size==head。
應(yīng)用場(chǎng)景
最經(jīng)典的就是類(lèi)似于約瑟夫環(huán)的問(wèn)題,可以使用循環(huán)隊(duì)列。
Java代碼實(shí)現(xiàn)循環(huán)隊(duì)列
// 基于數(shù)組實(shí)現(xiàn)一個(gè)循環(huán)鏈表
public class CircleArrayQueue<T> {
// 定義數(shù)組用于存放數(shù)據(jù)
private T[] arr;
private int head; // 記錄隊(duì)列頭
private int tail; // 記錄隊(duì)列尾
private int size; // 數(shù)組大小
// 循環(huán)鏈表初始化
public CircleArrayQueue(int cap){
this.arr = (T[])new Object[cap];
this.head = 0;
this.tail = 0;
this.size = cap;
}
// 入隊(duì)方法
public void offer(T data){
// 判斷循環(huán)隊(duì)列是否已滿(mǎn),滿(mǎn)了就直接return
if((tail + 1) % size == head){
return;
}
arr[tail] = data; // 向尾加入元素
tail = (tail + 1) % size; // 將尾指針后移1,考慮端點(diǎn)情況處理
}
// 出隊(duì)方法
public T poll(){
// 循環(huán)隊(duì)列為空則直接返回null
if(isEmpty()){
return null;
}
T pollData = arr[head]; // 找到出隊(duì)元素
arr[head] = null; // 清除出隊(duì)位置的元素
head = (head + 1) % size; // 將尾指針后移1,考慮端點(diǎn)情況處理
return pollData;
}
// 判斷循環(huán)隊(duì)列是否為空
public boolean isEmpty(){
return head == tail;
}
// 測(cè)試
public static void main(String[] args) {
CircleArrayQueue<String> arrayQueue = new CircleArrayQueue<>(5);
arrayQueue.offer("a");
arrayQueue.offer("b");
arrayQueue.offer("c");
arrayQueue.offer("d");
arrayQueue.offer("e");
arrayQueue.offer("f");
System.out.println(arrayQueue);
String poll1 = arrayQueue.poll();
System.out.println("出隊(duì)元素:" + poll1);
String poll2 = arrayQueue.poll();
System.out.println("出隊(duì)元素:" + poll2);
}
}
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