Java数组队列概念与用法实例分析

本文实例讲述了Java数组队列概念与用法。分享给大家供大家参考，具体如下：

一.队列的概念

（1）队列也是一种线性结构

（2）相比数组，队列对应的操作是数组的子集

（3）只允许在一端插入数据操作，在另一端进行删除数据操作，进行插入操作的一端称为队尾（入队列），进行删除操作的一端称为队头（出队列）

（4）队列是一种先进先出的数据结构（FIFO）

此处我们先来学习一下顺序队列 ，顺序队列 就是用数组实现：比如有一个ｎ个元素的队列，数组下标0的一端是队头，入队操作就是通过数组下标一个个顺序追加，不需要移动元素，但是如果删除队头元素，后面的元素就要往前移动，对应的时间复杂度就是O(n)。

对于队列，我们关注的相关实现如下：

二、代码实现

对于该节的相关代码，我们新建一个package（Queue）,同时为了理解方便，此时把动态数组相关代码拷贝到该包中。

1.先创建一个Queue接口，里面定义上面所述的方法

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
  E dequeue();

  //获取队首元素
  E getFront();
}

2.创建一个类ArrayQueue实现Queue接口并重写Object类的toString()方法

package Queue;

public class ArrayQueue<E> implements Queue<E> {
  private DynamicArray<E> array;

  //构造函数，传入队列的容量capacity构造函数
  public ArrayQueue(int capacity) {
    array = new DynamicArray<E>(capacity);
  }

  //无参构造函数，默认队列的容量capacity=10
  public ArrayQueue() {
    array = new DynamicArray<E>();
  }

  //获取队列中元素数据是否为空
  @Override
  public boolean isEmpty() {
    return array.isEmpty();
  }

  //获取队列中元素个数
  @Override
  public int getSize() {
    return array.getSize();
  }

  //获取队列的容量
  public int getCapacity() {
    return array.getCapacity();
  }

  //入队操作
  @Override
  public void enqueue(E e) {
    array.addLast(e);
  }

  //出队操作
  @Override
  public E dequeue() {
    return array.removeFirst();
  }

  //获取队首元素
  @Override
  public E getFront() {
    return array.getFirst();
  }

  //重写object类的toString方法
  @Override
  public String toString() {
    StringBuilder res = new StringBuilder();
    res.append("Queue:");
    res.append("front [");//体现左侧为队首
    for (int i = 0; i < array.getSize(); i++) {
      res.append(array.get(i));
      if (i != array.getSize() - 1) {
        res.append(",");
      }
    }
    res.append("] tail");//体现右侧为队尾
    return res.toString();
  }
}

3.测试

新建一个TestMain类，添加一个main函数来测试我们编写好的ArrayQueue类

相关代码如下：

package Queue;

public class TestMain {
  public static void main(String[] args) {
    ArrayQueue<Integer> queue = new ArrayQueue<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);
      }

    }

  }
}

对于第7行代码是测试入队列操作的，第10、11行代码的意思是每添加3个元素出队列一个元素。结果为：

三、数组队列的复杂度分析

对于出队的时间复杂度为O(n)的解释：

由于实现数组队列的底层是动态数组，入队操作就是通过数组下标一个个顺序追加，不需要移动元素，但是如果删除队头元素（removeFirst()方法），后面的元素就要往前移动，对应的时间复杂度就是O(n)。这样当有数组中有大量数据时性能肯定是不好的，下一节我们将进行改进，使得出队的时间复杂度为O(1)。

源码地址 https://github.com/FelixBin/dataStructure/tree/master/src/Queue

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希望本文所述对大家java程序设计有所帮助。