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队列的实现和实际运用
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2023-11-20 23:10:05
队列可以以不同的方式来实现。最常见的实现是使用数组或链表。
使用数组实现队列
使用数组实现队列的优点是简单易懂。队列的元素存储在一个连续的内存空间中,因此可以很容易地通过索引来访问元素。
public class ArrayQueue {
private int[] items;
private int head;
private int tail;
private int size;
public ArrayQueue(int capacity) {
items = new int[capacity];
head = 0;
tail = -1;
size = 0;
}
public void enqueue(int item) {
if (isFull()) {
throw new IllegalStateException();
}
tail = (tail + 1) % items.length;
items[tail] = item;
size++;
}
public int dequeue() {
if (isEmpty()) {
throw new IllegalStateException();
}
int item = items[head];
head = (head + 1) % items.length;
size--;
return item;
}
public int peek() {
if (isEmpty()) {
throw new IllegalStateException();
}
return items[head];
}
public boolean isEmpty() {
return size == 0;
}
public boolean isFull() {
return size == items.length;
}
public int size() {
return size;
}
}
使用链表实现队列
使用链表实现队列的优点是空间效率更高。队列的元素存储在不同的内存空间中,因此不需要连续的内存空间。
public class LinkedQueue {
private Node head;
private Node tail;
private int size;
public LinkedQueue() {
head = null;
tail = null;
size = 0;
}
public void enqueue(int item) {
Node newNode = new Node(item);
if (isEmpty()) {
head = newNode;
tail = newNode;
} else {
tail.next = newNode;
tail = newNode;
}
size++;
}
public int dequeue() {
if (isEmpty()) {
throw new IllegalStateException();
}
int item = head.data;
head = head.next;
if (head == null) {
tail = null;
}
size--;
return item;
}
public int peek() {
if (isEmpty()) {
throw new IllegalStateException();
}
return head.data;
}
public boolean isEmpty() {
return size == 0;
}
public int size() {
return size;
}
private class Node {
private int data;
private Node next;
public Node(int data) {
this.data = data;
this.next = null;
}
}
}
队列的实际运用
队列在许多场景中都有应用,包括:
- 操作系统 :队列用于管理进程和线程。当一个进程或线程需要等待某个资源时,它会被放入队列中。当资源可用时,队列中的第一个进程或线程会被唤醒。
- 网络通信 :队列用于管理网络数据包。当数据包到达时,它会被放入队列中。当网络连接可用时,队列中的第一个数据包会被发送。
- 并行计算 :队列用于管理并行任务。当一个任务完成时,它会被从队列中移除。当另一个任务需要执行时,它会被放入队列中。
队列是一种非常有用的数据结构,在许多场景中都有应用。通过了解队列的实现和实际运用,我们可以更好地理解计算机科学的基本原理。