数据结构----------队列和循环队列

队列Queue：（对比栈学习）

线性结构

只能从一端添加元素，从另外一端取出元素（先进先出-FIFO）

时间复杂度O(1)

出队时间复杂度O(n)

public class ArrayQueue<E> implements Queue<E> {
	private Array<E> array;

	public ArrayQueue(int capacity) {
		array = new Array<>(capacity);

	}

	public ArrayQueue() {
		array = new Array<>();
	}

	@Override
	public int getSize() {
		return array.getSize();
	}

	@Override
	public boolean isEmpty() {
		return array.isEmpty();
	}

	public int getCapacity() {
		return array.getCapacity();
	}

	@Override
	public void enqueue(E e) {// 放出的时候从队列的尾放入
		array.addLast(e);
	}

	@Override
	public E dequeue() {// 取出的时候从队列的头取出
		return array.removeFirst();
	}

	@Override
	public E getFront() {
		return array.getFirst();
	}

	@Override
	public String toString() {
		StringBuilder sb = new StringBuilder();
		sb.append("Queue:");
		sb.append("front[");
		for (int i = 0; i < array.getSize(); i++) {
			sb.append(array.get(i));
			if (i != array.getSize() - 1)
				sb.append(", ");
		}
		sb.append("] tail");
		return sb.toString();
	}

	public static void main(String[] args) {
		ArrayQueue<Integer> queue = new ArrayQueue<>();
		for (int i = 0; i < 10; i++) {
			queue.enqueue(i);
			System.out.println(queue);
			if (i % 3 == 2)
				queue.dequeue();
			System.out.println(queue);
		}
	}
}

循环队列

弥补出队复杂度O（n）,现在的时间复杂度是O(1)；

实现循环队列

public class LoopQueue<E> implements Queue<E> {
	private E[] data;
	private int front,tail;//首尾   
	private int size;
	public LoopQueue(int capacity) {
		data = (E[])new Object[capacity+1];//有意的浪费一个空间 
		size = 0;
		tail = 0;
		size = 0;
	}
	public LoopQueue() {
		this(10);
	}
	public int getCapacity() {
		return data.length-1;
	}
	@Override
	public int getSize() {
		return size;
	}
	@Override
	public boolean isEmpty() {
		return front== tail;
	}
	@Override
	public void enqueue(E e) {//入队
		if((tail+1)%data.length==front) {//判断队列是否是满的
		resize(getCapacity()*2);
		
		data[tail] = e;
		tail = (tail+1)%data.length;
		size++;
		}
		
		
	}
	private void resize(int newCapacity) {//扩容
		E[] newData  = (E[])new Object[newCapacity+1];
		for(int i = 0;i<size;i++) {
			newData[i] = data[(front+i)%data.length];
		data = newData;
		front = 0;
		tail = size;
		}
	}
	
	@Override
	public E dequeue() {
		if(isEmpty())
			throw new IllegalArgumentException("cannot dequeue from an empty queue");
		E ret = data[front];
		data[front] = null;
		front  = (front+1)%data.length;
		size--;
		//避免开辟太多的空间
		if(size==getCapacity()/4&&getCapacity()/2!=0)
			resize(getCapacity()/2);//缩容
		return ret;
	}
	@Override
	public E getFront() {
		if(isEmpty()) {
			throw new IllegalArgumentException("Queue is empty!");
		}
		
		return data[front];
	}
	@Override
	public String toString() {
		StringBuilder res = new StringBuilder();
		res.append(String.format("Queue: size=%d, capacity=%dn", size, getCapacity()));
		res.append("front[");
		for (int i = front; i!=size; i= (i+1)%data.length) {
			res.append(data[i]);
			if ((i+1)%data.length != tail) {//当前索引所指向的元素不是最后一个元素
				res.append(", ");
			}
		}
		res.append("tail");
		return res.toString();
	}
	public static void main(String[] args) {
		LoopQueue<Integer> queue = new LoopQueue<>();
		for (int i = 0; i < 10; i++) {
			queue.enqueue(i);
			System.out.println(queue);
			if (i % 3 == 2)
				queue.dequeue();//每隔三个数  出队
			System.out.println(queue);
		}
	}
	
}

循环队列与队列的差别

对于Array Queue来说每执行一次出队操作，所有的元素都要移一次，时间复杂度是O(n)；

对于LoopQueue来说出队入队时间复杂度都是O(1)；

public class Main {
	public static void main(String []args) {
		int opCount = 10000;
		ArrayQueue<Integer> arrayQueue = new ArrayQueue<>();
		double time1 = testQueue(arrayQueue,opCount);
		System.out.println("ArrayQueue,time:"+time1+"s");
	

		LoopQueue<Integer> LoopQueue = new LoopQueue<>();
		double time2 = testQueue(arrayQueue,opCount);
		System.out.println("LoopQueue,time:"+time2+"s");
	}
	private static double testQueue(Queue<Integer>q,int opCount) {
		long startTime = System.nanoTime();
		
		Random r = new Random();
		
		for(int i = 0;i<opCount;i++) {
			q.enqueue(r.nextInt(Integer.MAX_VALUE));//入队最大值
				
		}
		for(int i = 0;i<opCount;i++) {
			q.dequeue();			
		}
		
		long endTime = System.nanoTime();
		return (endTime-startTime)/100000000.0;
	}
}

队列的应用：

使用计算机来模拟生活中队列，都可使用队列。

组件计算机的其他算法，广度优先遍历

最后

以上就是干净小霸王为你收集整理的数据结构----------队列和循环队列的全部内容，希望文章能够帮你解决数据结构----------队列和循环队列所遇到的程序开发问题。

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