[Java知识库]Queue与队列（Java语言）

前言

上篇博客中我们介绍了栈Stack的相关知识，我们知道栈的特点是先进后出的，而这篇博客将介绍队列Queue的相关知识。希望能够对你有所帮助！

Java内置队列

队列对象

在Java中Queue类是一个接口，因此我们不能通过new直接创建对象，而是要通过子类创建。

public static void main(String[] args) {
        Queue<Integer> queue =new LinkedList<>();
    }

队列方法

队列常用的基本有6种，其中3个为一组。

我们以方法offer（e），poll（），peek（）为例

offer（e）方法

形式：boolean offer(E e);
解释：在队列中插入一个元素e
例子：

public static void main(String[] args) {
        Queue<Integer> queue =new LinkedList<>();
        queue.offer(1);
        queue.offer(2);
        queue.offer(3);
        queue.offer(4);
    }

poll（）方法

形式：E poll();
解释：移除队首的元素。
例子：

public static void main(String[] args) {
        Queue<Integer> queue =new LinkedList<>();
        queue.offer(1);
        queue.offer(2);
        queue.offer(3);
        queue.offer(4);
        System.out.println(queue.poll());
        System.out.println(queue.poll());
    }

结果：

peek（）方法

形式：E peek();
解释：返回队首元素，但不移除。
例子：

public static void main(String[] args) {
        Queue<Integer> queue =new LinkedList<>();
        queue.offer(1);
        queue.offer(2);
        queue.offer(3);
        queue.offer(4);
        System.out.println(queue.peek());
        System.out.println(queue.peek());
    }

结果：

相对应的方法add（），remove（）方法，element（）方法也是类似的效果。那么有什么区别呢？

方法的区别

相对应方法的区别只是在错误的处理上不一样。

offer（）方法和add（）方法

一些队列有大小的限制，因此如果想在一个满的队列中加入一个新的元素，多出的元素就会被拒绝。add（）方法的处理是抛出一个uncheked的异常，而offer（）方法不会抛出异常，只是得到offer（）方法返回的false

poll（）方法和remove（）方法

remove（）方法和poll（）方法都是从队列中删除第一个元素。同样的，remove（）方法在遇到队列为null时，会抛出异常，而poll（）方法只会返回null。

peek（）方法和element（）方法

element（）和peek（）用于在队列的头部查询元素。与remove（）方法类似，在队列为空时，element（）抛出一个异常，而peek（）返回null。

Java内置双端队列

在Java中除了普通的队列还有双端队列，和普通的队列的区别就在于双端队列能够两端进两端出，因此简单介绍一下。

双端队列对象

在Java中Deque类是一个接口，因此我们同样不能通过new直接创建对象，而是要通过子类创建。

 public static void main(String[] args) {
        Deque<Integer> deque =new LinkedList<>();
    }

双端队列方法

双端队列常用方法和普通队列方法类似，我们就简单介绍一下，不作为重点。

实现队列

为了能够更好的学习队列，我们通过代码自己实现队列。

节点

与栈不同，栈我们可以通过数组头插法就可以实现栈的增删（时间复杂度为O(1)），但是队列是先进先出，我们通过链表的首尾节点才可以完成增删（时间复杂度为O(1)）。

class Node {
    public int val;
    public Node next;

    public Node(int val) {
        this.val = val;
    }
}

成员变量和构造方法

public class MyQueue {
    public Node head;
    public Node last;
    
    public MyQueue(){
        
    }
}

队列可以用单链表实现，但是为了时间复杂度为O(1)需要用到首尾节点，构造方法可以省略不写。

offer（）方法

public void offer(int val) {
        Node node = new Node(val);
        if (head == null) {
            head = node;
            last = node;
        } else {
            last.next = node;
            last = last.next;
        }
    }

采用尾插法的方法，如果head节点为null，那么让head和last都为node节点，否则，node节点接到last节点后，并且last往后移动。

isEmpty（）方法

public boolean isEmpty() {
        return this.head == null;
    }

如果head为null返回true，如果head不为null，返回false。

poll（）方法

public int poll() {
        if (isEmpty()) {
            throw new RuntimeException("队列为null");
        }
        int oldVal = head.val;
        this.head = head.next;
        return oldVal;
    }

如果队列为null，则抛出异常，否则用oldVal存储head的val值，head往后移动，并返回oldVal。

peek（）方法

public int peek(){
        if (isEmpty()) {
            throw new RuntimeException("队列为null");
        }
        return head.val;
    }

与poll（）方法类似，不同在于不要移动head节点。
好了，队列的相关知识就介绍到这里，数据结构这方面的知识注重理解，死记硬背的效果不明显，多刷题，勤动手是提高水平的不二选择，希望这篇博客能够对你有所帮助，如果有问题或者建议，欢迎私信和评论！谢谢各位。