【数据结构与算法】(5)基础数据结构之队列 链表实现、环形数组实现详细代码示例讲解

目录

    • 2.4 队列
      • 1) 概述
      • 2) 链表实现
      • 3) 环形数组实现

在这里插入图片描述

2.4 队列

1) 概述

计算机科学中,queue 是以顺序的方式维护的一组数据集合,在一端添加数据,从另一端移除数据。习惯来说,添加的一端称为,移除的一端称为,就如同生活中的排队买商品

In computer science, a queue is a collection of entities that are maintained in a sequence and can be modified by the addition of entities at one end of the sequence and the removal of entities from the other end of the sequence

先定义一个简化的队列接口

public interface Queue<E> {/*** 向队列尾插入值* @param value 待插入值* @return 插入成功返回 true, 插入失败返回 false*/boolean offer(E value);/*** 从对列头获取值, 并移除* @return 如果队列非空返回对头值, 否则返回 null*/E poll();/*** 从对列头获取值, 不移除* @return 如果队列非空返回对头值, 否则返回 null*/E peek();/*** 检查队列是否为空* @return 空返回 true, 否则返回 false*/boolean isEmpty();/*** 检查队列是否已满* @return 满返回 true, 否则返回 false*/boolean isFull();
}

2) 链表实现

下面以单向环形带哨兵链表方式来实现队列

在这里插入图片描述

代码

public class LinkedListQueue<E>implements Queue<E>, Iterable<E> {private static class Node<E> {E value;Node<E> next;public Node(E value, Node<E> next) {this.value = value;this.next = next;}}private Node<E> head = new Node<>(null, null);private Node<E> tail = head;private int size = 0;private int capacity = Integer.MAX_VALUE;{tail.next = head;}public LinkedListQueue() {}public LinkedListQueue(int capacity) {this.capacity = capacity;}@Overridepublic boolean offer(E value) {if (isFull()) {return false;}Node<E> added = new Node<>(value, head);tail.next = added;tail = added;size++;return true;}@Overridepublic E poll() {if (isEmpty()) {return null;}Node<E> first = head.next;head.next = first.next;if (first == tail) {tail = head;}size--;return first.value;}@Overridepublic E peek() {if (isEmpty()) {return null;}return head.next.value;}@Overridepublic boolean isEmpty() {return head == tail;}@Overridepublic boolean isFull() {return size == capacity;}@Overridepublic Iterator<E> iterator() {return new Iterator<E>() {Node<E> p = head.next;@Overridepublic boolean hasNext() {return p != head;}@Overridepublic E next() {E value = p.value;p = p.next;return value;}};}
}

3) 环形数组实现

好处

  1. 对比普通数组,起点和终点更为自由,不用考虑数据移动
  2. “环”意味着不会存在【越界】问题
  3. 数组性能更佳
  4. 环形数组比较适合实现有界队列、RingBuffer 等

在这里插入图片描述

下标计算

例如,数组长度是 5,当前位置是 3 ,向前走 2 步,此时下标为 ( 3 + 2 ) % 5 = 0 (3 + 2)\%5 = 0 (3+2)%5=0

在这里插入图片描述

( c u r + s t e p ) % l e n g t h (cur + step) \% length (cur+step)%length

  • cur 当前指针位置
  • step 前进步数
  • length 数组长度

注意:

  • 如果 step = 1,也就是一次走一步,可以在 >= length 时重置为 0 即可

判断空

在这里插入图片描述

判断满

在这里插入图片描述

满之后的策略可以根据业务需求决定

  • 例如我们要实现的环形队列,满之后就拒绝入队

代码

public class ArrayQueue<E> implements Queue<E>, Iterable<E>{private int head = 0;private int tail = 0;private final E[] array;private final int length;@SuppressWarnings("all")public ArrayQueue(int capacity) {length = capacity + 1;array = (E[]) new Object[length];}@Overridepublic boolean offer(E value) {if (isFull()) {return false;}array[tail] = value;tail = (tail + 1) % length;return true;}@Overridepublic E poll() {if (isEmpty()) {return null;}E value = array[head];head = (head + 1) % length;return value;}@Overridepublic E peek() {if (isEmpty()) {return null;}return array[head];}@Overridepublic boolean isEmpty() {return tail == head;}@Overridepublic boolean isFull() {return (tail + 1) % length == head;}@Overridepublic Iterator<E> iterator() {return new Iterator<E>() {int p = head;@Overridepublic boolean hasNext() {return p != tail;}@Overridepublic E next() {E value = array[p];p = (p + 1) % array.length;return value;}};}
}

判断空、满方法2

引入 size

public class ArrayQueue2<E> implements Queue<E>, Iterable<E> {private int head = 0;private int tail = 0;private final E[] array;private final int capacity;private int size = 0;@SuppressWarnings("all")public ArrayQueue2(int capacity) {this.capacity = capacity;array = (E[]) new Object[capacity];}@Overridepublic boolean offer(E value) {if (isFull()) {return false;}array[tail] = value;tail = (tail + 1) % capacity;size++;return true;}@Overridepublic E poll() {if (isEmpty()) {return null;}E value = array[head];head = (head + 1) % capacity;size--;return value;}@Overridepublic E peek() {if (isEmpty()) {return null;}return array[head];}@Overridepublic boolean isEmpty() {return size == 0;}@Overridepublic boolean isFull() {return size == capacity;}@Overridepublic Iterator<E> iterator() {return new Iterator<E>() {int p = head;@Overridepublic boolean hasNext() {return p != tail;}@Overridepublic E next() {E value = array[p];p = (p + 1) % capacity;return value;}};}
}

判断空、满方法3

  • head 和 tail 不断递增,用到索引时,再用它们进行计算,两个问题

    • 如何保证 head 和 tail 自增超过正整数最大值的正确性

    • 如何让取模运算性能更高

  • 答案:让 capacity 为 2 的幂

public class ArrayQueue3<E> implements Queue<E>, Iterable<E> {private int head = 0;private int tail = 0;private final E[] array;private final int capacity;@SuppressWarnings("all")public ArrayQueue3(int capacity) {if ((capacity & capacity - 1) != 0) {throw new IllegalArgumentException("capacity 必须为 2 的幂");}this.capacity = capacity;array = (E[]) new Object[this.capacity];}@Overridepublic boolean offer(E value) {if (isFull()) {return false;}array[tail & capacity - 1] = value;tail++;return true;}@Overridepublic E poll() {if (isEmpty()) {return null;}E value = array[head & capacity - 1];head++;return value;}@Overridepublic E peek() {if (isEmpty()) {return null;}return array[head & capacity - 1];}@Overridepublic boolean isEmpty() {return tail - head == 0;}@Overridepublic boolean isFull() {return tail - head == capacity;}@Overridepublic Iterator<E> iterator() {return new Iterator<E>() {int p = head;@Overridepublic boolean hasNext() {return p != tail;}@Overridepublic E next() {E value = array[p & capacity - 1];p++;return value;}};}
}

本文来自互联网用户投稿,该文观点仅代表作者本人,不代表本站立场。本站仅提供信息存储空间服务,不拥有所有权,不承担相关法律责任。如若转载,请注明出处:http://www.mzph.cn/news/667232.shtml

如若内容造成侵权/违法违规/事实不符,请联系多彩编程网进行投诉反馈email:809451989@qq.com,一经查实,立即删除!

相关文章

安装配置Oracle 11g 、PLSQL及使用Navicat远程连接Oracle

目录 一、下载 二、安装 1.执行安装程序 2.配置安全更新 3.安装选项 4.系统类 5.网络安装选项 6.选择安装类型 7.选择产品语言 8.选择数据库版本 9.指定安装位置 10.选择配置类型 ​编辑11.指定数据库标识符 12.指定配置选项 13.电子邮箱 14.指定数据库存储…

自学Java的第十九天

一&#xff0c;每日收获 1.排序 2.冒泡排序法 3.查找 4.多维数组-二维数组 二&#xff0c;新名词与小技巧 三&#xff0c;今天学习中所遇到的困难 一&#xff0c;每日收获 1.排序 ① 排序的介绍 排序是将多个数据&#xff0c;依指定的顺序进行排列的过程。 ② 排序的…

学习c语言,动态内存管理

malloc和calloc区别在于初始化 realloc动态内存

前端如何预防CSRF

①阻⽌不明外域的访问&#xff1a; 同源检测 、Samesite Cookie ②提交时要求附加本域才能获取的信息&#xff1a; CSRF Token 、双重Cookie验证 1、同源检测 既然CSRF⼤多来⾃第三⽅⽹站&#xff0c;那么我们就直接禁⽌外域&#xff08;或者不受信任的域名&#xff09;…

网课:[CQOI2009]中位数图——牛客(疑问)

涉及知识点&#xff1a;已知中位数的题的一般思路 题目描述 给出1~n的一个排列&#xff0c;统计该排列有多少个长度为奇数的连续子序列的中位数是b。中位数是指把所有元素从小到大排列后&#xff0c;位于中间的数。 输入描述: 第一行为两个正整数n和b &#xff0c;第二行…

【从单张图像解锁深度信息】Depth Anything一种用于鲁棒单目深度估计的高度实用的解决方案

Depth Anything是一种用于鲁棒单目深度估计的高度实用的解决方案。 在不追求新颖的技术模块的情况下,我们的目标是建立一个简单而强大的基础模型,处理任何情况下的任何图像。 为此,我们通过设计数据引擎来收集并自动注释大规模未标记数据(~62M)来扩展数据集,这显着扩大了…

Axure详细介绍

1. 元件基本介绍 2. 基础元件的使用 3. 表单型元件的使用 4. 菜单与表格元件的使用 使用&#xff1a;如果想使用某个元件&#xff0c;我们只需要将它从元件库中拖入画布摆放即可。 - 对齐&#xff1a;默认情况下&#xff0c;两个矩形元件并排摆放&#xff0c;中间的边框为两…

web前端-------弹性盒子(2)

上一讲我们谈的是盒子的容器实行&#xff0c;今天我们来聊一聊弹性盒子的项目属性&#xff1b; *******************&#xff08;1&#xff09;顺序属性 order属性&#xff0c;用于定义容器中项目的出现顺序。 顺序属性值&#xff0c;为整数&#xff0c;可以为负数&#xff…

小周学JAVA—八股六

自动装箱和拆箱 Java中基础数据类型与它们对应的包装类见下表&#xff1a; 原始类型包装类型booleanBooleanbyteBytecharCharacterfloatFloatintIntegerlongLongshortShortdoubleDouble 装箱&#xff1a;将基础类型转化为包装类型。 拆箱&#xff1a;将包装类型转化为基础类…

c语言之逻辑运算符

逻辑运算符分别是“与”&#xff0c;“或”&#xff0c;“非” 表示与的是&& 表示或的是|| 表示非的是! 比如说有条件a和b&#xff0c;a&&b只有全是真时才是真&#xff0c;有一个是假&#xff0c;则为假。 a真&#xff0c;b真&#xff0c;a&&b为真 …

KMP 笔记

KMP算法是一种改进的字符串匹配算法&#xff0c;由D.E.Knuth&#xff0c;J.H.Morris和V.R.Pratt提出的&#xff0c;因此人们称它为克努特—莫里斯—普拉特操作&#xff08;简称KMP算法&#xff09;。KMP算法的核心是利用匹配失败后的信息&#xff0c;尽量减少模式串与主串的匹配…

Django与MongoDB搭建高效的Web应用

Django&#xff0c;一个高级Python Web框架&#xff0c;以其优雅的设计和强大的功能而闻名&#xff0c;通常与关系型数据库如PostgreSQL, MySQL等结合使用。然而&#xff0c;随着NoSQL数据库的流行&#xff0c;MongoDB这种非关系型数据库因其高性能、高可用性和易扩展性而成为了…

Elasticsearch:集群故障排除和优化综合指南

Elasticsearch 是一个强大的搜索和分析引擎&#xff0c;是许多数据驱动应用程序和服务的核心。 它实时处理、分析和存储大量数据的能力使其成为当今快节奏的数字世界中不可或缺的工具。 然而&#xff0c;与任何复杂的系统一样&#xff0c;Elasticsearch 可能会遇到影响其性能和…

Container 命令ctr、crictl 命令

1、 Containerd和Docker的架构区别 Docker vs. Containerd&#xff1a; 2、ctr & crictl的区别 ctr是containerd的一个客户端工具 crictl 是 CRI 兼容的容器运行时命令行接口&#xff0c;可以使用它来检查和调试 Kubernetes 节点上的容器运行时和应用程序 crictl 则直接对…

企业场景中权限认证的深度解析与实战

目录 引言 1. 认证流程的设计 2. RBAC 模型的应用 3. 实现认证与授权的代码示例 3.1 用户实体类 3.2 角色与权限定义 3.3 用户管理类 3.4 登录认证服务 3.5 RBAC权限管理 3.6 应用层示例 结语 引言 在当今数字化时代&#xff0c;企业应用程序不仅需要提供功能丰富的…

Maxwell查询databases表报错:You have an error in your SQL syntax;

报错信息&#xff1a;You have an error in your SQL syntax; check the manual that corresponds to your MySQL server version for the right syntax to use near databases at line 1 报错说明&#xff1a; maxwell初始化后&#xff0c;在其数据库中会有一些表&#xff0c;…

pdf高亮显示

现在前端pdf需求越来越多&#xff0c;比如发票的显示&#xff0c;文件的显示&#xff0c;怎么实现具体步骤百度一下吧&#xff0c;这里不做详细介绍&#xff0c;主要记录下遇到的问题 1.页面pdf已经看到了&#xff0c;但是 iframe.contentWindow.PDFViewerApplication显示unde…

unittest、nosetest、pytest

参考&#xff1a;Choosing The Perfect Python Testing Framework: Unittest Vs. Pytest Vs. UnitTest vs Nose2 vs Pytest FeatureUnittest Pytest Nose2Test DiscoveryYesYesYesFixture SupportYesYesYesParameterizationNoYesYesPlugin EcosystemLimitedExtensiveLimite…

Springboot简单设计两级缓存

两级缓存相比单纯使用远程缓存&#xff0c;具有什么优势呢&#xff1f; 本地缓存基于本地环境的内存&#xff0c;访问速度非常快&#xff0c;对于一些变更频率低、实时性要求低的数据&#xff0c;可以放在本地缓存中&#xff0c;提升访问速度 使用本地缓存能够减少和Redis类的远…

netlink学习

netlink是什么 netlink是Linux内核中的一种进程间通信&#xff08;IPC&#xff09;机制。它允许内核空间与用户空间之间&#xff0c;以及用户空间进程之间进行双向通信。 内核里的很多子系统使用netlink通信&#xff0c;包括网络管理&#xff08;Routing&#xff0c;Netfilt…