Java數據結構和算法(五)——隊列

時間 2019-11-05

標籤 java 數據結構算法隊列欄目 Java 简体版

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隊列。queue，就是現實生活中的排隊。java

一、簡單隊列：算法

public class Queqe {
    private int array[];
    private int front;
    private int end;
    private int number;
    private int max;
    
    private Queqe(int maxsize){
        array = new int[maxsize];
        max = maxsize;
        front = 0;
        end = 0;
        number = 0;
    }
    
    private void insert(int item){
        if(isFull()){
            System.out.println("is full,can not insert");
            return;
        }
        array[end++] = item;
        number++;
    }
    
    private int remove(){
        if(isEmpty()){
            System.out.println("is empty,can not remove");
            return -1;
        }
        number--;
        return array[front++];
    }
    
    private boolean isFull(){
        return number == max;
    }
    private boolean isEmpty(){
        return number == 0;
    }
    
    private int size(){
        return number;
    }
    
    private int peekFront(){
        return array[front];
    }
    
    public static void main(String[] args) {
        Queqe q = new Queqe(4);
        System.out.println("queqe is empty:"+q.isEmpty());
        
        q.insert(1);
        q.insert(2);
        q.insert(3);
        q.insert(4);
        q.insert(5);
        
        System.out.println(q.size());
        System.out.println("front is "+q.peekFront());
        
        while(!q.isEmpty())
            System.out.println(q.remove());
    }
}

result:
queqe is empty:true
is full,can not insert
4
front is 1
1
2
3
4

仍是經過數組實現，但是和棧不一樣的是。隊列的話有隊頭隊尾。隊頭指向隊列的首部。而隊尾指向隊列的尾部。number爲隊列中數的個數，每當插入一個新元素。隊尾後移。每當移除一個新元素，隊首後移，插入和移除的同一時候依據隊列是否爲空或者是滿，才進行插入和移除。

先進的元素排在前面，那麼移除的時候就是先移除隊頭，達到先進先出的效果。·插入和移除並不用移動整個數組，僅僅需改變隊頭和隊列的指向，因此時間複雜度和棧同樣都是O(1)。express

二、不用number以後的方法改變
數組

前面用了number統計隊列中元素個數，事實上不用這個變量。單靠隊頭和隊尾也是可以實現隊列。數據結構

    private boolean isFull(){
        return end == max;
    }
    private boolean isEmpty(){
        return (front ==0&&end ==0)||front == max;
    }
    
    private int size(){
        return end -front;
    }

隊尾減去隊頭就是元素的個數。因爲一旦插入，end是添加1的。

而推斷是否是滿了更簡單，隊尾移到數組尾部便是滿了。數據結構和算法

空的話會複雜一些，一種是一開始front爲零，但是有元素插入，此時end不爲零。假設二者爲零那就是空了。還有就是不停remove以後，front移到最後，證實以前的元素全部remove掉了，此時也爲空。post

做者依據的是front和end的變化。而後再insert和remove中直接改變front和end的值，在isEmpty和isFull中，好比在isFull()中：spa

    private boolean isFull(){
        return end+2 == front||(front+max-2==end);
    }

做者的end一開始設爲-1，而後一旦end超過max會變成-1，因此其中有着很是複雜的位置關係。

這樣更復雜。.net

因爲這樣類似循環隊列，超出以後又重頭開始插入。code

事實上在isEmpty和isFull中直接進行推斷就可以了。

而後真的超出的時候直接打印錯誤後return。

三、優先級隊列

銀行辦業務固然要排隊，但是。銀行的vip用戶不需要，因爲他存的錢比你多。銀行重視這種客戶。優先級高，因此他儘管比你晚來到銀行。但是排號的時候拿到的號比你還前。

那這種話，優先級隊列就像是一開始就依據優先級排列好順序的隊列。

private void insert(int item){
    if(isFull()){
        System.out.println("is full,can not insert");
        return;
    }
    if(end == 0){
        array[end++] = item;
    }else{
        int i;
        for ( i = number-1; i >=0; i--) {
            if(item > array[i]){
                array[i+1] = array[i];
            }
        }
        array[i+1]= item;
        end++;
    }
    number++;
}

result：
queqe is empty:true
size:0
is full,can not insert
queqe is empty:false
size:4
front is 4
4
3
2
1

現在咱們將數值大的當作是優先級高的，第一個插入直接插入數組第一位，後面插入的開始比較，假設比前面的數都小，那麼就放在隊列最後面，假設大的話，就將整個隊列後推，而後找到適當的位置插入。和插入排序是類似的。

這樣插入元素的同一時候，就已經依照優先級從大到小的順序排好序了（前:prefix expression 中:infix expression 後:postfix expression）。

四、算術表達式的解析

1+2+3=？

因爲咱們從小接受的教育就是從左到右，有括號計算括號中面，先乘除後加減這種思路。而後看到上面那個算式的時候一會兒就得出結果，這是中綴表達式。

也就是咱們腦裏面計算算式的方式。

從左到右，1+2看後面，是+號。那可以直接算1+2的值爲3,3+3後面是=號了，直接計算3+3=6。

1+2*3=？

從左到右，1+2看後面，是*號，那不能直接算1+2的值,先計算2*3=6。再看後面爲=。因此計算1+6=7。

1*（2+3）=？

從左到右，1後面是*，因此原本先計算的，但是後面是（因此先看括號，括號中面是2+3=5後面是=，因此直接計算1*5=5。

但是計算機並不像人腦這麼聰明。一眼看過去基本可以心算。計算機認後綴表達式比較easy，假設咱們從小就接受的是後綴表達式的方式的話。那對於咱們來講同樣可以。