資料結構之佇列 Queue

之前總結過棧相關的知識，佇列可以模擬棧來看。棧只能在一端進行操作(棧頂)，新增元素或者刪除等都只能在棧頂；而佇列有兩端可以操作，在一端新增元素，在另一端刪除元素。

我們把新增元素的一端稱為隊尾；刪除元素的一端稱為隊首。

比如生活中的排隊：城市中基本**都有，這就是乙個佇列。在隊伍最前面就是隊首，也是最先完成離開隊伍的。新來的只能在隊尾加入。

佇列的特點:用鍊錶、陣列都比較容易實現佇列。

鍊錶實現：比較簡單，在鍊錶首部刪除，鍊錶尾部插入即可。

鍊錶沒有長度限制，不會造成溢位，而且插入刪除也很簡單，是很適合的實現方式。

陣列實現：普通陣列方式，有著明顯的缺陷，長度固定、出隊時剩下所有元素都要向前挪動一位，這種出隊方式時間複雜度就是o(n)了。在此基礎上進行一些處理，形成乙個環，成為乙個迴圈佇列。

所以下面主要介紹的就是兩種佇列實現，用鍊錶實現的佇列和用陣列實現的迴圈佇列。

佇列主要兩個操作，入隊和出隊。

入隊(enqueue):即在隊尾插入新元素。

出隊(dequeue):即在隊首刪除乙個元素。

如果自己實現，可以新增更多公共操作，如隊長、是否隊空或隊滿、查詢等等。

下面實現中，為了更直觀的顯示出隊、入隊操作，都新增了乙個displayqueue()的方法。

單鏈表佇列實現很簡單，鍊錶首部即隊首，鍊錶尾部即隊尾，定義兩個引用分別指向隊首和隊尾，出隊、入隊直接刪除和插入即可。時間複雜度為o(1)。

優勢，沒有額外的操作，沒有長度的限制不需擔心溢位。

示意圖大致如下:

具體**如下(可結合注釋，應該比較清晰):

public class queuelinkedlist
queuelinkedlist.displayqueue();
queuelinkedlist.dequeue();
queuelinkedlist.displayqueue();
queuelinkedlist.dequeue();
queuelinkedlist.displayqueue(); } 
//定義隊首引用，指向鍊錶首部
private queuenodefront;
//定義隊尾引用，指向鍊錶尾部
private queuenoderear;
//節點定義
static class queuenode } 
//初始化，空的佇列。
public queuelinkedlist() 
//入隊，鍊錶尾部插入
public void enqueue(e value) 
this.rear.next = newnode;
this.rear = newnode; } 
//出隊，鍊錶首部刪除
public e dequeue() 
//列印佇列所有元素,以及隊首、隊尾資訊
public void displayqueue() 
system.out.println("front:" + this.front.data +"
queuenodetmpnode = this.front;
while (tmpnode != null) 
system.out.println();
system.out.println();
}}

實驗結果為：

front:null this is an empty queue! front:1 1front:2 2front:3

3

若用普通陣列實現佇列，就會發現每次刪除隊首時所有元素都需要向前移動一位，這樣實現肯定是不合適的。

於是，在上述基礎上做一些處理，便形成了迴圈佇列：將陣列佇列看出乙個首尾相連的環形。用front和rear表示隊首和隊尾相關元素的下標（不一定是front是隊首下標，rear是隊尾下表），這樣就能很容易確定佇列的元素是哪些了。出隊、入隊改變這兩個值即可而不需要移動陣列中元素了。

下面實現用變數front和rear標識隊首、隊尾的下標，入隊和出隊的方式基本一致:陣列大小為capacity，即front=(font+1)%capacity 或 rear=(rear+1)%capacity。

也可以用front標識隊首，rear標識隊尾的下乙個位置，只是不同的標識含義，初始化和隊列為空及隊列為滿的判斷和處理需要注意，是不同的。(rear標識隊尾下乙個位置時，初始化front=rear=0,空即front==rear。而rear標識隊尾即下面的實現，可以具體看下)

大致示意圖如下(front和rear標識隊首、隊尾的下標):

實現**(可結合注釋檢視):

注：實現中的判空與判滿使用了另乙個變數queuecount表示佇列元素個數，便於返回佇列大小。也可以使用front和rear之間關係進行判斷

public class queuecirclearray 
queuecirclearray.displayqueue();
queuecirclearray.dequeue();
queuecirclearray.dequeue();
queuecirclearray.displayqueue();
queuecirclearray.enqueue(integer.valueof(10));
queuecirclearray.enqueue(integer.valueof(20));
queuecirclearray.displayqueue(); } 
//陣列及大小
private object array;
private int capacity;
//隊首 隊尾對應陣列中的下標
private int front, rear;
//佇列的大小
private int queuecount;
public queuecirclearray() 
public queuecirclearray(int capacity) 
public boolean isfull() 
public boolean isempty() 
public void enqueue(object value) 
public object dequeue() 
public void displayqueue() 
int tmp = this.front;
system.out.println("front:["+ this.front + "]" + this.array[this.front] 
+"while(tmp != this.rear) 
if (tmp == this.rear)
system.out.println(this.array[tmp]);
system.out.println();
}}

實驗結果:

front:null
this is an empty queue!
front:[0]1
1front:[2]3
3front:[2]3
3

資料結構之佇列 Queue

資料結構之佇列（Queue）

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C 資料結構之Queue（佇列）

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