棧或者隊列是經典的數據結構,雖然平時都在用,可是都是別人封裝好的集合,咱們不用手寫了,可是這些內功,做爲開發人員來講是必需要掌握的。java
咱們知道,在數組中,若知道數據項的下標,即可當即訪問該數據項,或者經過順序搜索數據項,訪問到數組中的各個數據項。可是棧和隊列不一樣,它們的訪問是受限制的,即在特定時刻只有一個數據項能夠被讀取或者被刪除。衆所周知,棧是先進後出,只能訪問棧頂的數據,隊列是先進先出,只能訪問頭部數據。這裏再也不贅述。數組
棧的主要機制能夠用數組來實現,也能夠用鏈表來實現,下面用數組來實現棧的基本操做:數據結構
public class ArrayStack { private long[] a; //棧數組大小 private int size; //棧頂 private int top; //初始化棧 public ArrayStack(int maxSize) { this.size = maxSize; a = new long[size]; //表示空棧 top = -1; } //入棧 public void push(int value) { if (isFull()) { System.out.println("Stack is Full!"); return; } a[++top] = value; } //出棧,返回棧頂元素並刪除 public long pop() { if (isEmpty()) { System.out.println("Stack is Empty!"); return 0; } return a[top--]; } //獲取並返回棧頂元素 public long peak() { if (isEmpty()) { System.out.println("Stack is Empty!"); return 0; } return a[top]; } public boolean isFull() { return top == size - 1; } public boolean isEmpty() { return top == -1; } //遍歷棧元素 public void display() { if (isEmpty()) { System.out.println("Stack is Empty!"); return; } for (int i = top; i >= 0; i--) { System.out.print(a[i] + " "); } System.out.println(); } }
數據項入棧和出棧的時間複雜度均爲O(1)。這也就是說,棧操做所消耗的時間不依賴於棧中數據項的個數,所以操做時間很短。棧不須要比較和移動操做。this
隊列也能夠用數組來實現,不過這裏有個問題,當數組下標滿了後就不能再添加了,可是數組前面因爲已經刪除隊列頭的數據了,致使空。因此隊列咱們能夠用循環數組來實現,見下面的代碼:spa
public class RoundQueue { private long[] a; //數組大小 private int size; //隊頭 private int front; //隊尾 private int rear; //實際存儲元素個數 private int nItems; //初始化隊列 public RoundQueue(int maxSize) { this.size = maxSize; a = new long[size]; front = 0; rear = -1; nItems = 0; } //插入數據 public void insert(int value) { if (isFull()) { System.out.println("Queue is Full!"); return; } //尾指針滿了就循環到0處 rear = ++rear % size; a[rear] = value; nItems++; /*if (rear == size - 1) { rear = -1; } a[++rear] = value;*/ } //刪除數據 public long remove() { if (isEmpty()) { System.out.println("Queue is Empty!"); return 0; } nItems--; front = front % size; return a[front++]; } //返回隊頭數據 public long peak() { if (isEmpty()) { System.out.println("Queue is Empty!"); return 0; } return a[front]; } public boolean isFull() { return nItems == size; } public boolean isEmpty() { return nItems == 0; } public void display() { if (isEmpty()) { System.out.println("Queue is Empty!"); return; } int item = front; for (int i = 0; i < nItems; i++) { System.out.print(a[item++ % size] + " "); } System.out.println(); } }
和棧同樣,隊列中插入數據項和刪除數據項的時間複雜度均爲O(1)。指針
還有個優先級隊列,優先級隊列是比棧和隊列更專用的數據結構。優先級隊列與上面普通的隊列相比,主要區別在於隊列中的元素是有序的,關鍵字最小(或者最大)的數據項總在隊頭。數據項插入的時候會按照順序插入到合適的位置以確保隊列的順序。優先級隊列的內部實現能夠用數組或者一種特別的樹——堆來實現。code
public class PriorityQueue { private long[] a; //數組大小 private int size; //實際存儲元素個數 private int nItems; public PriorityQueue(int maxSize) { this.size = maxSize; a = new long[size]; nItems = 0; } public void insert(int value) { if (isFull()) { System.out.println("Queue is Full!"); return; } int j; //空隊列直接添加 if (nItems == 0) { a[nItems++] = value; } else { //將數組元素從小到大排列 for (j = nItems - 1; j >= 0; j--) { if (value > a[j]) { a[j + 1] = a[j]; } else { break; } } a[j + 1] = value; nItems++; } } public long remove() { if (isEmpty()) { System.out.println("Queue is Empty!"); return 0; } return a[--nItems]; } public long peekMin() { return a[nItems - 1]; } public boolean isFull() { return nItems == size; } public boolean isEmpty() { return nItems == 0; } public int size() { return nItems; } public void display() { for (int i = nItems - 1; i >= 0; i--) { System.out.print(a[i] + " "); } System.out.println(); } }
這裏實現的優先級隊列中,插入操做須要 O(N) 的時間,而刪除操做則須要 O(1) 的時間。blog
原文參考【Java知音網】隊列