java 实现数据结构之队列

队列是一种特殊的线性表，它只允许在表的前端(front)进行删除操作，只允许在表的后端（rear）进行插入操作。
1.队列的顺序存储结构及实现

publicclassSequenceQueue<T>
{
privateintDEFAULT_SIZE=10;
//保存数组的长度。
privateintcapacity;
//定义一个数组用于保存顺序队列的元素
privateObject[]elementData;
//保存顺序队列中元素的当前个数
privateintfront=0;
privateintrear=0;
//以默认数组长度创建空顺序队列
publicSequenceQueue()
{
capacity=DEFAULT_SIZE;
elementData=newObject[capacity];
}
//以一个初始化元素来创建顺序队列
publicSequenceQueue(Telement)
{
this();
elementData[0]=element;
rear++;
}
/**
*以指定长度的数组来创建顺序队列
*@paramelement指定顺序队列中第一个元素
*@paraminitSize指定顺序队列底层数组的长度
*/
publicSequenceQueue(Telement,intinitSize)
{
this.capacity=initSize;
elementData=newObject[capacity];
elementData[0]=element;
rear++;
}
//获取顺序队列的大小
publicintlength()
{
returnrear-front;
}
//插入队列
publicvoidadd(Telement)
{
if(rear>capacity-1)
{
thrownewIndexOutOfBoundsException("队列已满的异常");
}
elementData[rear++]=element;
}
//移除队列
publicTremove()
{
if(empty())
{
thrownewIndexOutOfBoundsException("空队列异常");
}
//保留队列的rear端的元素的值
ToldValue=(T)elementData[front];
//释放队列的rear端的元素
elementData[front++]=null;
returnoldValue;
}
//返回队列顶元素，但不删除队列顶元素
publicTelement()
{
if(empty())
{
thrownewIndexOutOfBoundsException("空队列异常");
}
return(T)elementData[front];
}
//判断顺序队列是否为空队列
publicbooleanempty()
{
returnrear==front;
}
//清空顺序队列
publicvoidclear()
{
//将底层数组所有元素赋为null
Arrays.fill(elementData,null);
front=0;
rear=0;
}
publicStringtoString()
{
if(empty())
{
return"[]";
}
else
{
StringBuildersb=newStringBuilder("[");
for(inti=front;i<rear;i++)
{
sb.append(elementData[i].toString()+",");
}
intlen=sb.length();
returnsb.delete(len-2,len).append("]").toString();
}
}
}

2.循环队列（顺序结构存储实现）

importjava.util.Arrays;
publicclassLoopQueue<T>
{
privateintDEFAULT_SIZE=10;
//保存数组的长度。
privateintcapacity;
//定义一个数组用于保存循环队列的元素
privateObject[]elementData;
//保存循环队列中元素的当前个数
privateintfront=0;
privateintrear=0;
//以默认数组长度创建空循环队列
publicLoopQueue()
{
capacity=DEFAULT_SIZE;
elementData=newObject[capacity];
}
//以一个初始化元素来创建循环队列
publicLoopQueue(Telement)
{
this();
elementData[0]=element;
rear++;
}
/**
*以指定长度的数组来创建循环队列
*@paramelement指定循环队列中第一个元素
*@paraminitSize指定循环队列底层数组的长度
*/
publicLoopQueue(Telement,intinitSize)
{
this.capacity=initSize;
elementData=newObject[capacity];
elementData[0]=element;
rear++;
}
//获取循环队列的大小
publicintlength()
{
if(empty())
{
return0;
}
returnrear>front?rear-front
:capacity-(front-rear);
}
//插入队列
publicvoidadd(Telement)
{
if(rear==front
&&elementData[front]!=null)
{
thrownewIndexOutOfBoundsException("队列已满的异常");
}
elementData[rear++]=element;
//如果rear已经到头，那就转头
rear=rear==capacity?0:rear;
}
//移除队列
publicTremove()
{
if(empty())
{
thrownewIndexOutOfBoundsException("空队列异常");
}
//保留队列的rear端的元素的值
ToldValue=(T)elementData[front];
//释放队列的rear端的元素
elementData[front++]=null;
//如果front已经到头，那就转头
front=front==capacity?0:front;
returnoldValue;
}
//返回队列顶元素，但不删除队列顶元素
publicTelement()
{
if(empty())
{
thrownewIndexOutOfBoundsException("空队列异常");
}
return(T)elementData[front];
}
//判断循环队列是否为空队列
publicbooleanempty()
{
//rear==front且rear处的元素为null
returnrear==front
&&elementData[rear]==null;
}
//清空循环队列
publicvoidclear()
{
//将底层数组所有元素赋为null
Arrays.fill(elementData,null);
front=0;
rear=0;
}
publicStringtoString()
{
if(empty())
{
return"[]";
}
else
{
//如果front<rear，有效元素就是front到rear之间的元素
if(front<rear)
{
StringBuildersb=newStringBuilder("[");
for(inti=front;i<rear;i++)
{
sb.append(elementData[i].toString()+",");
}
intlen=sb.length();
returnsb.delete(len-2,len).append("]").toString();
}
//如果front>=rear，有效元素为front->capacity之间、0->front之间的
else
{
StringBuildersb=newStringBuilder("[");
for(inti=front;i<capacity;i++)
{
sb.append(elementData[i].toString()+",");
}
for(inti=0;i<rear;i++)
{
sb.append(elementData[i].toString()+",");
}
intlen=sb.length();
returnsb.delete(len-2,len).append("]").toString();
}
}
}
}

3.队列的链式存储结构及实现

publicclassLinkQueue<T>
{
//定义一个内部类Node，Node实例代表链队列的节点。
privateclassNode
{
//保存节点的数据
privateTdata;
//指向下个节点的引用
privateNodenext;
//无参数的构造器
publicNode()
{
}
//初始化全部属性的构造器
publicNode(Tdata,Nodenext)
{
this.data=data;
this.next=next;
}
}
//保存该链队列的头节点
privateNodefront;
//保存该链队列的尾节点
privateNoderear;
//保存该链队列中已包含的节点数
privateintsize;
//创建空链队列
publicLinkQueue()
{
//空链队列，front和rear都是null
front=null;
rear=null;
}
//以指定数据元素来创建链队列，该链队列只有一个元素
publicLinkQueue(Telement)
{
front=newNode(element,null);
//只有一个节点，front、rear都指向该节点
rear=front;
size++;
}
//返回链队列的长度
publicintlength()
{
returnsize;
}
//将新元素加入队列
publicvoidadd(Telement)
{
//如果该链队列还是空链队列
if(front==null)
{
front=newNode(element,null);
//只有一个节点，front、rear都指向该节点
rear=front;
}
else
{
//创建新节点
NodenewNode=newNode(element,null);
//让尾节点的next指向新增的节点
rear.next=newNode;
//以新节点作为新的尾节点
rear=newNode;
}
size++;
}
//删除队列front端的元素
publicTremove()
{
NodeoldFront=front;
front=front.next;
oldFront.next=null;
size--;
returnoldFront.data;
}
//访问链式队列中最后一个元素
publicTelement()
{
returnrear.data;
}
//判断链式队列是否为空队列
publicbooleanempty()
{
returnsize==0;
}
//清空链队列
publicvoidclear()
{
//将front、rear两个节点赋为null
front=null;
rear=null;
size=0;
}
publicStringtoString()
{
//链队列为空链队列时
if(empty())
{
return"[]";
}
else
{
StringBuildersb=newStringBuilder("[");
for(Nodecurrent=front;current!=null
;current=current.next)
{
sb.append(current.data.toString()+",");
}
intlen=sb.length();
returnsb.delete(len-2,len).append("]").toString();
}
}
}