java链表应用--基于链表实现队列详解（尾指针操作）

本文实例讲述了java基于链表实现队列。分享给大家供大家参考，具体如下：

在开始栈的实现之前，我们再来看看关于链表的只在头部进行的增加、删除、查找操作，时间复杂度均为O(1)。

一、链表改进分析

对于队列这种数据结构，需要在线性结构的一端插入元素，另外一端删除元素。因此此时基于链表来实现队列，则有一端的时间复杂度为O(n)。因此我们不能使用之前已经实现的链表结构，我们需要改进我们的链表。思路如下：

1.参考在链表头部删除、增加元素的时间复杂度为O(1)的思路，我们在链表的尾部设立一个Node型的变量tail来记录链表的尾部在哪，此时再head端和tail端添加元素都是及其简单的，在head端删除元素也是及其简单的，但对于在tail端删除元素时，是无法在时间复杂度为O(1)的情况进行的，也就是从tail端删除元素时不容易的。

2.只在头部head删除元素（队首），在尾部tail端添加元素（队尾）。

3.由于在基于链表实现队列时不涉及到操作链表中间元素，此时我们改进的链表中，不在使用虚拟头节，因此也就可能造成在没有虚拟头节点的情况下，链表为空。

二、链表改进代码

前言，在写本小节之前，我们已经实现了一个基于静态数组的队列，转到查看。此处我们实现基于链表的队列。

在实现基于静态数组的队列的时候，我们已经新建了一个package，此时我们在该package下新建一个LinkedListQueue类，用来实现Queue接口，目录结构为：

1.Queue接口代码

package Queue;

public interface Queue<E> {
  //获取队列中元素个数
  int getSize();

  //队列中元素是否为空
  boolean isEmpty();

  //入队列
  void enqueue(E e);

  //出队列
  public E dequeue();

  //获取队首元素
  public E getFront();
}

2.LinkedListQueue类

package Queue;

public class LinkedListQueue<E> implements Queue<E> {

  //将Node节点设计成私有的类中类
  private class Node<E> {
    public E e;
    public Node next;

    //两个参数的构造函数
    public Node(E e, Node next) {
      this.e = e;
      this.next = next;
    }

    //一个参数的构造函数
    public Node(E e) {
      this.e = e;
      this.next = null;
    }

    //无参构造函数
    public Node() {
      this(null, null);
    }

    @Override
    public String toString() {
      return e.toString();
    }
  }

  private Node<E> head, tail;

  private int size;

  //显示初始化
  public LinkedListQueue() {
    head = null;
    tail = null;
    size = 0;
  }

  //获取队列中节点个数
  @Override
  public int getSize() {
    return size;
  }

  //队列中是否为空
  @Override
  public boolean isEmpty() {
    return size == 0;
  }

  //链表尾部进队操作
  @Override
  public void enqueue(E e) {
    if (tail == null) {
      tail = new Node(e);
      head = tail;
    } else {
      tail.next = new Node(e);
      tail = tail.next;
    }
    size++;
  }

  //链表头部出队操作
  @Override
  public E dequeue() {
    if (isEmpty()) {
      throw new IllegalArgumentException("链表为空");
    }

    Node<E> retNode = head;
    head = head.next;
    retNode.next = null;
    if (head == null) {//当链表只有一个元素时
      tail = null;
    }

    size--;
    return retNode.e;
  }

  //获取队首元素
  @Override
  public E getFront() {
    if (isEmpty()) {
      throw new IllegalArgumentException("链表为空");
    }
    return head.e;
  }

  //为了便于测试，重写object类toString()方法
  @Override
  public String toString() {
    StringBuilder res = new StringBuilder();
    res.append("Queue: front ");
    Node<E> cur = head;
    while (cur != null) {
      res.append(cur + "->");
      cur = cur.next;
    }
    res.append("NULL tail");
    return res.toString();
  }

}

3.为了便于测试，在LinkedListQueue类中添加一个main函数

 //测试用例
  public static void main(String[] args) {
    LinkedListQueue<Integer> queue = new LinkedListQueue<Integer>();
    for (int i = 0; i < 10; i++) {
      queue.enqueue(i);
      System.out.println(queue);

      if (i % 3 == 2) {//每添加3个元素出队列一个
        queue.dequeue();
        System.out.println(queue);
      }

    }

  }

4.结果为

结果分析：每进队3个元素出队列一个。

关于本小节，若您觉得还行、还过得去，记得给个推荐哦~，谢谢！！

本节源码 https://github.com/FelixBin/dataStructure/blob/master/src/Queue/LinkedListQueue.java

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希望本文所述对大家java程序设计有所帮助。