数据结构与算法之栈与队列

线性表包括数组,链表(单链表,双向链表,循环链表,双向循环链表,静态链表),栈(顺序栈,链式栈),队列(普通队列,双端队列,阻塞队列,并发队列,阻塞并发队列)。

栈是限定仅在表位进行插入和删除操作的线性表,栈只有两种操作:入栈和出栈,LIFO (后进先出)。
栈可以用数组来实现(顺序栈), 也可以用链表实现(链式栈)。
入栈和出栈的代码演示

package dataStructures;

public class Stack {
    private String[] items;
    private int size;
    private int count;

    public Stack(int size) {
        this.size = size;
        this.count = 0;
        items = new String[size];
    }

    public boolean push(String item) {
        if (count == size) return false;
        items[count] = item;
        ++count;
        return true;
    }

    public String pop() {
        if (count > 0) {
            String item = items[count];
            --count;
            return item;
        }
        return null;
    }
}

队列

队列(queue)是只允许在一端进行插入操作,而在另一端进行删除操作的线性表。队列是一种先进先出(FIFO)的线性表,允许插入的一端称为队尾,允许删除的一端称为队头。队列也只有两种操作入队(enqueue)和出队(dequeue)。队列跟栈一样,也可以由数组或链表实现,分别称为顺序队列和链式队列

package dataStructures;

public class ArrayQueue {
    private String[] items;
    private int size = 0;
    private int head = 0;
    private int tail = 0;

    public ArrayQueue(int size) {
        this.size = size;
        items = new String[size];
    }

    public boolean enqueue(String item) {
        if (tail == size) {//tail已经超出数组空间了
            if (head == 0) return false;//队列已满
            for (int i = head; i < tail; ++i) {
                items[i - head] = items[i];
            }
            tail -= head;
            head = 0;
        }
        items[tail] = item;
        ++tail;
        return true;
    }

    public String dequeue() {
        if (head == tail) return null;
        String item = items[head];
        ++head;
        return item;
    }
}

上述队列会发生数据搬移操作,所以多少会影响性能。
下面介绍循环队列,所谓循环队列,顾名思义,就是首尾相接的队列。
当 head = tail 的时候说明队列是空的,当 head 与 tail 相差为1是说明队列已满,但对于循环队列来说 head 有时候会比 tail 大,有时会比 tail 小,所以我们用取模的形式(tail+1)%QueueSize = head 这是说明队列已满,由于此时tail还没有插入值,所有对于循环队列来说,总有一个是空的

package dataStructures;
//循环队列
public class CircularQueue {
    private String items[];
    private int head = 0;
    private int tail = 0;
    private int queueSize = 0;

    public CircularQueue(int size) {
        this.queueSize = size;
        items = new String[size];
    }

    private boolean enqueue(String item) {
        //队列已满
        if ((tail + 1) % queueSize == head) return false;
        items[tail] = item;
        tail = (tail + 1) % queueSize;
        return true;
    }

    private String dequeue() {
        //队列为空
        if (head == tail) return null;
        String value = items[head];
        head = (head + 1) % queueSize;
        return value;
    }
}

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