java-队列--黑马

队列

别看这个，没用，还是多刷力扣队列题
定义

队列是以顺序的方式维护一组数据的集合，在一端添加数据，从另一端移除数据。一般来讲，添加的一端称之尾，而移除一端称为头 。

队列接口定义

// 队列的接口定义
public interface Queue<E> {// 向队尾添加元素// 添加成功，返回true; 添加失败返回 false  boolean offer(E value);// 获取头部元素，并移除元素E poll();// 获取头部元素，不移除E peek();// 判断队列是否为空boolean isEmpty();// 判断队列是否满boolean isFull();
}

实现队列

链表实现

使用单向循环带哨兵链表实现队列
在这里插入图片描述

public class LinkedListQueue<E> implements Queue<E>, Iteable<E> {private static class Node<E> {E value;Node next;public Node(E value, Node<E> next) {this.value = value;this.next = next;}}Node<E> head = new Node(null, null);	// 哨兵头Node<E> tail = head;					// 哨兵尾private int size;private int capacity;public LinkedListQueue(int capacity) {this.capacity = capacity;tail.next = head;}public LinkedListQueue() {tail.next = head;}@Overridepublic boolean offer(E value) {if (isFull()) {return false;}Node<E> added = new Node<>(value, head);tail.next = added;tail = add;size++;return true;}@Ovrridepublic E poll() {if (isEmpty()) {return null;}Node<E> first = head.next;head.next = first.next;if (first == tail) {tail = head;}size--;return first.value;}@Overridepulic E peek() {if (isEmpty()) {return null;}return head.next.value;}@Overridepublic boolean isEmpty() {return head == tail;}@Override public 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;}}}
}

环形数组实现

方法一
public class ArrayQueue<E> implements Queue<E>, Iterable<E> {private E[] array;private int head = 0;private int tail = 0;public ArrayQueue(int capacity) {array = (E[]) new Object[capacity + 1];}// 添加元素@Overridepublic boolean offer(E value) {// 判断队列是否满if (isFull()) {return false;}array[tail] = value;tail = (tail + 1) % array.length;return true;}// 移除队列头部元素，并返回@Overridepublic E poll() {if (isEmpty()) {return null;}E value = array[head];head = (head + 1) % array.length;return value;}// 获取队列头部元素@Overridepublic E peek() {if(isEmpty()) {return null;}return array[head];}@Overridepublic boolean isEmpty() {return head == tail;}@Overridepublic boolean isFull() {return (tail + 1) % array.length == head;}@Overridepublic Iterator<E> iterator() {return new Iterator<E>() {int p = head;@Overridepublic boolean hasNext() {return p != null;// return (p + 1) $ array.length != head;  是对的吗？}@Overridepublic E next() {E value = array[p];p = (p + 1) % array.length;return value;}}}
}
方法二 – 修改方法一

添加size变量判断队列是否为空或者为满的情况

public class ArrayQueue2<E> implements Queue<E>, Iterable<E> {private E[] array;private int head = 0;private int tail = 0;private int size = 0;public ArrayQueue2(int capacity) {array = (E[]) new Object[capacity + 1];}// 添加元素@Overridepublic boolean offer(E value) {// 判断队列是否满if (isFull()) {return false;}array[tail] = value;tail = (tail + 1) % array.length;size++;return true;}// 移除队列头部元素，并返回@Overridepublic E poll() {if (isEmpty()) {return null;}E value = array[head];head = (head + 1) % array.length;size--;return value;}// 获取队列头部元素@Overridepublic E peek() {if(isEmpty()) {return null;}return array[head];}@Overridepublic boolean isEmpty() {return size == 0;}@Overridepublic boolean isFull() {return size = array.length;}@Overridepublic Iterator<E> iterator() {return new Iterator<E>() {int p = head;int count = 0;@Overridepublic boolean hasNext() {return count < size;}@Overridepublic E next() {E value = array[p];p = (p + 1) % array.length;count++;return value;}}}
}
方法三
public class ArrayQueue3<E> implements Queue<E>, Iterable<E> {private final E[] array;private int head = 0;private int tail = 0;public ArrayQueue(int capacity) {array = (E[]) new Object[capacity];}// 添加元素@Overridepublic boolean offer(E value) {// 判断队列是否满if (isFull()) {return false;}array[tail & array.length] = value;tail = tail + 1;return true;}// 移除队列头部元素，并返回@Overridepublic E poll() {if (isEmpty()) {return null;}E value = array[head % array.length];head = head + 1;return value;}// 获取队列头部元素@Overridepublic E peek() {if(isEmpty()) {return null;}return array[head % array.length];}@Overridepublic boolean isEmpty() {return head == tail;}@Overridepublic boolean isFull() {return tail - head == array.length;}@Overridepublic Iterator<E> iterator() {return new Iterator<E>() {int p = head;@Overridepublic boolean hasNext() {return p != tail;}@Overridepublic E next() {E value = array[p % array.length];p++;return value;}}}
}

改进算法，防止数组越界

  • 前提是数组容量必须是2的n次方
public class ArrayQueue3<E> implements Queue<E>, Iterable<E> {private final E[] array;private int head = 0;private int tail = 0;public ArrayQueue(int capacity) {array = (E[]) new Object[capacity];}// 添加元素@Overridepublic boolean offer(E value) {// 判断队列是否满if (isFull()) {return false;}array[tail & array.length - 1] = value;tail = tail + 1;return true;}// 移除队列头部元素，并返回@Overridepublic E poll() {if (isEmpty()) {return null;}E value = array[head % array.length - 1];head = head + 1;return value;}// 获取队列头部元素@Overridepublic E peek() {if(isEmpty()) {return null;}return array[head % array.length - 1];}@Overridepublic boolean isEmpty() {return head == tail;}@Overridepublic boolean isFull() {return tail - head == array.length;}@Overridepublic Iterator<E> iterator() {return new Iterator<E>() {int p = head;@Overridepublic boolean hasNext() {return p != tail;}@Overridepublic E next() {E value = array[p % array.length - 1];p++;return value;}}}
}

二叉树层序遍历

使用队列

public class Leetcode102{public static void main(String[] args) {TreeNode root = new TreeNode(new TreeNode(new TreeNode(4), 2, new TreeNode(5)),1,new TreeNode(new TreeNode(6), 3, new TreeNode(7)));LinkedListQueue<TreeNode> queue = new LinkedListQueue<>();queue.offer(root);while (!queue.isEmpty()) {TreeNode n = queue.poll();System.out.println(n);if (n.left != null) {queue.offer(n.left);}if (n.right != null) {queue.offer(n.right);}}}
}

在此基础上实现分层效果
在这里插入图片描述

public class Leetcode102{public static void main(String[] args) {TreeNode root = new TreeNode(new TreeNode(new TreeNode(4), 2, new TreeNode(5)),1,new TreeNode(new TreeNode(6), 3, new TreeNode(7)));LinkedListQueue<TreeNode> queue = new LinkedListQueue<>();queue.offer(root);int c1 = 1;while (!queue.isEmpty()) {int c2 = 0;for(int i = 0; i < c1; i++) {TreeNode n = queue.poll();System.out.print(n + " ");if (n.left != null) {queue.offer(n.left);c2++;}if (n.right != null) {queue.offer(n.right);c2++;}}System.out.println();c1 = c2;}}
}

力扣102题的实现

public class Leetcode102{public List<List<Integer>> levelOrder(TreeNode root) {List<List<Integer>> res = new ArrayList<>();if (root == null) {return res;}LinkedList<TreeNode> queue = new LinkedList<>();queue.offer(root);int c1 = 1;while (!queue.isEmpty()) {int c2 = 0;List<Integer> list = new ArrayList<>();for(int i = 0; i < c1; i++) {TreeNode n = queue.poll();list.add(n.val);if (n.left != null) {queue.offer(n.left);c2++;}if (n.right != null) {queue.offer(n.right);c2++;}}res.add(list);c1 = c2;}return res;}
}

        List<Integer> list = new ArrayList<>();for(int i = 0; i < c1; i++) {TreeNode n = queue.poll();list.add(n.val);if (n.left != null) {queue.offer(n.left);c2++;}if (n.right != null) {queue.offer(n.right);c2++;}}res.add(list);c1 = c2;}return res;
}

}

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