技术干货：用Java巧妙实现循环队列，亲自动手体验Queue接口

2024-02-10 19:28:59

队列的概念与实现

队列是一种遵循先进先出（FIFO）原则的数据结构，这意味着队列中最早添加的元素将最先被移除。队列在现实生活中有很多应用场景，例如，在计算机网络中，队列可以用来管理数据包的传输顺序；在操作系统中，队列可以用来管理进程的执行顺序。

为了用Java实现一个队列，我们可以使用数组或链表作为底层数据结构。数组实现比较简单，但它存在一个缺点：当队列中的元素数量达到数组的容量时，我们需要重新分配一个更大的数组，这可能会导致性能下降。链表实现则可以避免这个问题，但它比数组实现要复杂一些。

Java中的Queue接口

Java中的Queue接口是一个标准化的编程接口，它定义了队列的基本操作，包括add()、remove()和peek()方法。Queue接口的定义如下：

public interface Queue<E> {
    boolean add(E e);
    E remove();
    E peek();
}

add()方法将一个元素添加到队列的尾部，如果成功添加，则返回true，否则返回false。
remove()方法从队列的头部移除一个元素并返回该元素，如果队列为空，则返回null。
peek()方法返回队列头部的元素，但不将其移除，如果队列为空，则返回null。

用Java实现循环队列

循环队列是一种特殊的队列，它使用数组作为底层数据结构，并使用两个指针来跟踪队列的头和尾。循环队列的实现如下：

public class CircularQueue<E> implements Queue<E> {
    private E[] elements;
    private int head;
    private int tail;

    public CircularQueue(int capacity) {
        elements = (E[]) new Object[capacity];
        head = 0;
        tail = 0;
    }

    @Override
    public boolean add(E e) {
        if ((tail + 1) % elements.length == head) {
            return false;
        }
        elements[tail] = e;
        tail = (tail + 1) % elements.length;
        return true;
    }

    @Override
    public E remove() {
        if (head == tail) {
            return null;
        }
        E element = elements[head];
        head = (head + 1) % elements.length;
        return element;
    }

    @Override
    public E peek() {
        if (head == tail) {
            return null;
        }
        return elements[head];
    }
}