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java链表应用--基于链表实现队列详解（尾指针操作）

2020-03-18 12:09 1076 查看

本文实例讲述了java基于链表实现队列。分享给大家供大家参考，具体如下：

在开始栈的实现之前，我们再来看看关于链表的只在头部进行的增加、删除、查找操作，时间复杂度均为O(1)。

一、链表改进分析

对于队列这种数据结构，需要在线性结构的一端插入元素，另外一端删除元素。因此此时基于链表来实现队列，则有一端的时间复杂度为O(n)。因此我们不能使用之前已经实现的链表结构，我们需要改进我们的链表。思路如下：

1.参考在链表头部删除、增加元素的时间复杂度为O(1)的思路，我们在链表的尾部设立一个Node型的变量tail来记录链表的尾部在哪，此时再head端和tail端添加元素都是及其简单的，在head端删除元素也是及其简单的，但对于在tail端删除元素时，是无法在时间复杂度为O(1)的情况进行的，也就是从tail端删除元素时不容易的。

2.只在头部head删除元素（队首），在尾部tail端添加元素（队尾）。

3.由于在基于链表实现队列时不涉及到操作链表中间元素，此时我们改进的链表中，不在使用虚拟头节，因此也就可能造成在没有虚拟头节点的情况下，链表为空。

二、链表改进代码

前言，在写本小节之前，我们已经实现了一个基于静态数组的队列，转到查看。此处我们实现基于链表的队列。

在实现基于静态数组的队列的时候，我们已经新建了一个package，此时我们在该package下新建一个LinkedListQueue类，用来实现Queue接口，目录结构为：

1.Queue接口代码

package Queue;

public interface Queue<E> {
//获取队列中元素个数
int getSize();

//队列中元素是否为空
boolean isEmpty();

//入队列
void enqueue(E e);

//出队列
public E dequeue();

//获取队首元素
public E getFront();
}

2.LinkedListQueue类

package Queue;

public class LinkedListQueue<E> implements Queue<E> {

//将Node节点设计成私有的类中类
private class Node<E> {
public E e;
public Node next;

//两个参数的构造函数
public Node(E e, Node next) {
this.e = e;
this.next = next;
}

//一个参数的构造函数
public Node(E e) {
this.e = e;
this.next = null;
}

//无参构造函数
public Node() {
this(null, null);
}

@Override
public String toString() {
return e.toString();
}
}

private Node<E> head, tail;

private int size;

//显示初始化
public LinkedListQueue() {
head = null;
tail = null;
size = 0;
}

//获取队列中节点个数
@Override
public int getSize() {
return size;
}

//队列中是否为空
@Override
public boolean isEmpty() {
return size == 0;
}

//链表尾部进队操作
@Override
public void enqueue(E e) {
if (tail == null) {
tail = new Node(e);
head = tail;
} else {
tail.next = new Node(e);
tail = tail.next;
}
size++;
}

//链表头部出队操作
@Override
public E dequeue() {
if (isEmpty()) {
throw new IllegalArgumentException("链表为空");
}

Node<E> retNode = head;
head = head.next;
retNode.next = null;
if (head == null) {//当链表只有一个元素时
tail = null;
}

size--;
return retNode.e;
}

//获取队首元素
@Override
public E getFront() {
if (isEmpty()) {
throw new IllegalArgumentException("链表为空");
}
return head.e;
}

//为了便于测试，重写object类toString()方法
@Override
public String toString() {
StringBuilder res = new StringBuilder();
res.append("Queue: front ");
Node<E> cur = head;
while (cur != null) {
res.append(cur + "->");
cur = cur.next;
}
res.append("NULL tail");
return res.toString();
}

}

3.为了便于测试，在LinkedListQueue类中添加一个main函数

//测试用例
public static void main(String[] args) {
LinkedListQueue<Integer> queue = new LinkedListQueue<Integer>();
for (int i = 0; i < 10; i++) {
queue.enqueue(i);
System.out.println(queue);

if (i % 3 == 2) {//每添加3个元素出队列一个
queue.dequeue();
System.out.println(queue);
}

}

}

4.结果为

结果分析：每进队3个元素出队列一个。

关于本小节，若您觉得还行、还过得去，记得给个推荐哦~，谢谢！！

本节源码 https://github.com/FelixBin/dataStructure/blob/master/src/Queue/LinkedListQueue.java

更多关于java算法相关内容感兴趣的读者可查看本站专题：《Java数据结构与算法教程》、《Java操作DOM节点技巧总结》、《Java文件与目录操作技巧汇总》和《Java缓存操作技巧汇总》

希望本文所述对大家java程序设计有所帮助。

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标签： java 链表队列

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