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隊列數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) – 定義和 Java 示例代碼

來源:千鋒教育
發(fā)布人:syq
時間: 2022-09-15 16:59:46 1663232386

  在本文中,我們將討論隊列數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),其操作以及如何使用Java中的數(shù)組實現(xiàn)這些操作。

隊列數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

  什么是隊列?

  隊列是線性數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),由遵循先進先出序列的項的集合組成。這意味著要插入的第一個項目將是第一個要刪除的項目。您也可以說項目是按照其插入順序刪除的。

  使用一個真實的例子,我們可以將隊列數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與排隊等待服務(wù)的個人隊列進行比較。一旦一個人被照顧,他們就會離開隊列,等待下一個人被照顧。他們按照他們來的順序得到幫助。

  隊列的結(jié)構(gòu)

  隊列主要由兩部分組成:前/頭和后/尾/后。為了清晰和一致,我們將堅持使用正面和背面。

  背面是插入項目的位置,正面是隊列中移除/刪除項目的部分。

  這是一個圖表,以幫助您更好地理解:

1

  該圖顯示了一個包含各種單元格的數(shù)組。物品通過背面插入,并通過正面移除。有一些術(shù)語用于插入和刪除隊列中的項目,我們將在下一節(jié)中介紹。

  請注意,您可以反轉(zhuǎn)隊列的結(jié)構(gòu) - 您可以將前面放在右側(cè),將后面放在左側(cè)。無論您使用哪種結(jié)構(gòu),請始終記住,通過背面插入項目,通過正面刪除。

  隊列的常見操作

  隊列中通常使用以下操作:

  排隊:從隊列后面添加項目。

  取消排隊:從隊列前面刪除項目。

  前面/速覽:返回隊列前面的項的值,而不對項進行排隊(刪除)。

  是空的:檢查隊列是否為空。

  已滿:檢查隊列是否已滿。

  顯示:打印隊列中的所有項目。

  在了解如何使用代碼實現(xiàn)此目的之前,您需要了解排隊和取消排隊操作的工作原理以及它們?nèi)绾斡绊懬昂笪恢谩?/p>

  大多數(shù)編程語言中的數(shù)組索引從 0 開始。在實現(xiàn)代碼時,我們將數(shù)組的前后值的索引設(shè)置為 -1。這將使我們能夠在添加值時正確移動前后位置。

  請考慮下圖:

2

  箭頭顯示數(shù)組正面和背面的位置。當(dāng)兩個位置都位于 -1 時,表示數(shù)組為空。

  讓我們將一些項添加到數(shù)組中,看看會發(fā)生什么。

3

  我們插入(排隊)了我們的第一個項目 - 5。正面和背面的位置也發(fā)生了變化。接下來,我們將看到當(dāng)我們排隊更多項目時會發(fā)生什么

4

  已添加第二個項目,但僅向后移動。隨著我們排隊購買更多項目,這種情況將繼續(xù)下去。在上一個示例中,正面和背面一起移動,以便正面可以占據(jù)第一項的位置。

  由于這是當(dāng)時第一個也是唯一一個物品,因此正面和背面都坐在那個位置。但是現(xiàn)在我們已經(jīng)排隊了更多的項目,后面將繼續(xù)跟隨最后一個項目。

  我們將繼續(xù)填充數(shù)組,以便我們可以看到取消排隊時會發(fā)生什么。

5

  因此,后退箭頭按照項目添加到最后一個的順序跟隨項目。現(xiàn)在讓我們刪除(取消排隊)一些項目。

  還記得先到先出的順序嗎?當(dāng)我們執(zhí)行取消排隊操作時,它將首先從隊列中刪除 5。如果我們再次執(zhí)行它,那么它將移動到下一個數(shù)字,即10,并按照該順序繼續(xù),只要我們調(diào)用它。

  這里,第一個取消排隊操作:

6

  現(xiàn)在,前箭頭已移至索引 1。這意味著索引 0 處的項目已被刪除。通過刪除,我們并不意味著從數(shù)組中,而是從隊列中移除 - 只有從前位置到后位置的項目是隊列的一部分。

  按照相同的順序,如果我們繼續(xù)刪除項目,它將到達(dá)隊列末尾的前箭頭與后箭頭相遇的點。如果我們在這一點上再次取消排隊,前面的箭頭將移動超過后面的箭頭,然后隊列將被視為空,因為那里沒有要刪除的內(nèi)容。發(fā)生這種情況時,我們會將其索引重置為 -1(初始起始點)。

  是時候編寫一些代碼了!

  在 Java 中實現(xiàn)隊列

  我們將通過創(chuàng)建每個操作,然后在最后將所有內(nèi)容放在一起來分解此部分。

7

  我們已經(jīng)創(chuàng)建了變量及其參數(shù)。我們使用 3 作為數(shù)組中可以排隊的最大項數(shù)。就像我們在上一節(jié)中的圖像中看到的那樣,我們已將正面和背面的初始索引設(shè)置為 -1。

  接下來,我們將定義“是空”和“是完整”功能。

  對于空的:

8

  如果你在上一節(jié)中繼續(xù),很容易掌握。僅當(dāng)正面和背面的索引為 -1 時,數(shù)組才為空。

  對于是完整的:

9

  這個可能看起來有點棘手,但這是邏輯:數(shù)組中允許的最大項目數(shù)為3,但數(shù)組中的三個項目不由索引3表示,而是用2表示,因為第一個索引是0。因此,最大長度減去 1 給我們的索引 2,它是數(shù)組中的第三個單元格。

  當(dāng)所有單元格都已使用第三個單元格之前的值排隊時,數(shù)組將已滿。

  對于隊列:

10

  如果數(shù)組已滿,則我們收到一條消息,指出它已滿。如果正面和背面為 -1,則將項目分配給索引為 0 的第一個單元格 – 否則,將插入該值并遞增后位置。

  對于取消排隊:

11

  在這里,如果數(shù)組為空,我們得到相應(yīng)的消息。如果前面與后面相遇,我們會將其索引重置回 -1,就像我們在上一節(jié)中的圖像中看到的那樣。如果最后兩個條件不適用,則前面遞增。

  對于顯示:

12

  在這里,如果數(shù)組不為空,我們將遍歷并打印所有項目。

  最后,為了一窺:

13

  這僅打印正面項目的值。

  這些是我們隊列的所有操作。以下是所有這些內(nèi)容:

14

  現(xiàn)在讓我們執(zhí)行操作:

15

  enQueue(3)將 3 插入到我們的隊列中,類似于接下來的兩行代碼。

  display()打印出數(shù)組中的項。

  peak()打印前面的項的值。

  我們沒有執(zhí)行,因此您可以繼續(xù)自己嘗試 - 顯示您的數(shù)組并在取消排隊后看一看,看看會發(fā)生什么。有多種方法可以修改代碼,所以玩得開心!deQueue

  現(xiàn)在讓我們執(zhí)行操作:

  enQueue(3)將 3 插入到我們的隊列中,類似于接下來的兩行代碼。

  display()打印出數(shù)組中的項。

  peak()打印前面的項的值。

  我們沒有執(zhí)行,因此您可以繼續(xù)自己嘗試 - 顯示您的數(shù)組并在取消排隊后看一看,看看會發(fā)生什么。有多種方法可以修改代碼,所以玩得開心!deQueue

  結(jié)論

  在本文中,我們定義了一個隊列及其結(jié)構(gòu)。我們繼續(xù)看到一些使用圖像的示例,以顯示隊列的前后位置在項目排隊和取消排隊時如何反應(yīng)。最后,我們看到了如何使用Java中的數(shù)組實現(xiàn)隊列數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。

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