1. int size(): 返回隊(duì)列中的元素個(gè)數(shù)。
2. boolean isEmpty(): 判斷隊(duì)列是否為空。

????????Queue接口還有一些其他方法，如clear()用于清空隊(duì)列中的所有元素，contains(Object o)用于判斷隊(duì)列是否包含指定元素等。

????????Queue接口的常見(jiàn)實(shí)現(xiàn)類(lèi)包括LinkedList、ArrayDeque和PriorityQueue等。LinkedList實(shí)現(xiàn)了Queue接口，并且還可以作為棧使用，它是一個(gè)雙向鏈表。ArrayDeque是一個(gè)雙端隊(duì)列，它同時(shí)實(shí)現(xiàn)了Queue和Deque接口。PriorityQueue是一個(gè)基于優(yōu)先級(jí)的隊(duì)列，它允許元素按照優(yōu)先級(jí)順序被插入和刪除。

????????通過(guò)使用Queue接口，我們可以方便地進(jìn)行隊(duì)列操作，如入隊(duì)、出隊(duì)、查看隊(duì)列頭部元素等。它在處理任務(wù)調(diào)度、消息傳遞等場(chǎng)景中非常有用。

????????Java Queue接口使用示例：

????????當(dāng)使用Java中的Queue接口時(shí)，我們需要選擇具體的實(shí)現(xiàn)類(lèi)來(lái)創(chuàng)建一個(gè)隊(duì)列對(duì)象。下面是一個(gè)使用Queue接口的示例，以LinkedList實(shí)現(xiàn)類(lèi)為例：

import java.util.Queue;
import java.util.LinkedList;

public class QueueExample {
    public static void main(String[] args) {
        // 創(chuàng)建一個(gè)Queue對(duì)象
        Queue<String> queue = new LinkedList<>();

        // 添加元素到隊(duì)列
        queue.add("Apple");
        queue.add("Banana");
        queue.add("Orange");

        // 獲取隊(duì)列頭部元素
        String head = queue.peek();
        System.out.println("頭部元素：" + head);

        // 遍歷隊(duì)列并輸出元素
        System.out.println("隊(duì)列元素：");
        for (String element : queue) {
            System.out.println(element);
        }

        // 移除隊(duì)列頭部元素
        String removedElement = queue.remove();
        System.out.println("移除的元素：" + removedElement);

        // 隊(duì)列大小
        int size = queue.size();
        System.out.println("隊(duì)列大小：" + size);

        // 判斷隊(duì)列是否為空
        boolean isEmpty = queue.isEmpty();
        System.out.println("隊(duì)列是否為空：" + isEmpty);
    }
}

????????在這個(gè)示例中，我們使用LinkedList作為實(shí)現(xiàn)類(lèi)創(chuàng)建了一個(gè)Queue對(duì)象。我們向隊(duì)列中添加了三個(gè)元素："Apple"，"Banana"和"Orange"。然后，我們使用peek()方法獲取隊(duì)列的頭部元素，并使用for-each循環(huán)遍歷隊(duì)列并輸出每個(gè)元素。

????????接下來(lái)，我們使用remove()方法移除隊(duì)列的頭部元素，并使用size()方法獲取隊(duì)列的大小。最后，我們使用isEmpty()方法判斷隊(duì)列是否為空。

3、Deque 接口分析

????????Deque接口是Java集合框架中定義的一個(gè)接口，它代表了一個(gè)雙端隊(duì)列（Double Ended Queue）。Deque是"雙端隊(duì)列"的縮寫(xiě)。Deque接口繼承自Queue接口，并在其基礎(chǔ)上提供了在隊(duì)列兩端進(jìn)行添加、刪除和檢索元素的操作。Deque可以在隊(duì)列的頭部和尾部同時(shí)進(jìn)行元素的插入和刪除，因此可以作為隊(duì)列、棧或雙向隊(duì)列使用。

????????Deque接口定義了以下主要方法和特性：

（1）添加元素：

1. void addFirst(E element): 將指定元素添加到雙端隊(duì)列的頭部。
2. void addLast(E element): 將指定元素添加到雙端隊(duì)列的尾部。
3. boolean offerFirst(E element): 將指定元素添加到雙端隊(duì)列的頭部，如果成功則返回true，如果隊(duì)列已滿(mǎn)則返回false。
4. boolean offerLast(E element): 將指定元素添加到雙端隊(duì)列的尾部，如果成功則返回true，如果隊(duì)列已滿(mǎn)則返回false。

（2）移除元素：

1. E removeFirst(): 移除并返回雙端隊(duì)列的頭部元素，如果隊(duì)列為空則拋出異常。
2. E removeLast(): 移除并返回雙端隊(duì)列的尾部元素，如果隊(duì)列為空則拋出異常。
3. E pollFirst(): 移除并返回雙端隊(duì)列的頭部元素，如果隊(duì)列為空則返回null。
4. E pollLast(): 移除并返回雙端隊(duì)列的尾部元素，如果隊(duì)列為空則返回null。

（3）獲取頭部和尾部元素：

1. E getFirst(): 獲取雙端隊(duì)列的頭部元素，但不移除它，如果隊(duì)列為空則拋出異常。
2. E getLast(): 獲取雙端隊(duì)列的尾部元素，但不移除它，如果隊(duì)列為空則拋出異常。
3. E peekFirst(): 獲取雙端隊(duì)列的頭部元素，但不移除它，如果隊(duì)列為空則返回null。
4. E peekLast(): 獲取雙端隊(duì)列的尾部元素，但不移除它，如果隊(duì)列為空則返回null。

????????Deque接口還提供了一些其他方法，如size()用于返回雙端隊(duì)列中的元素個(gè)數(shù)，isEmpty()用于判斷雙端隊(duì)列是否為空，clear()用于清空雙端隊(duì)列中的所有元素等。

????????Deque接口的常見(jiàn)實(shí)現(xiàn)類(lèi)包括ArrayDeque和LinkedList。ArrayDeque是一個(gè)基于數(shù)組實(shí)現(xiàn)的雙端隊(duì)列，支持高效的隨機(jī)訪問(wèn)和動(dòng)態(tài)擴(kuò)展。LinkedList是一個(gè)基于鏈表實(shí)現(xiàn)的雙端隊(duì)列，支持高效的插入和刪除操作。

????????通過(guò)使用Deque接口，我們可以方便地進(jìn)行雙端隊(duì)列操作，如在隊(duì)列的頭部和尾部插入和刪除元素，獲取頭部和尾部元素，以及判斷隊(duì)列是否為空。Deque在許多場(chǎng)景下都很有用，比如實(shí)現(xiàn)LRU緩存、實(shí)現(xiàn)任務(wù)調(diào)度等。

????????另外，需要注意的是，Deque接口還可以用作棧（LIFO）的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。通過(guò)在隊(duì)列頭部執(zhí)行插入和刪除操作，可以實(shí)現(xiàn)棧的功能。常見(jiàn)的棧操作可以使用Deque接口中的以下方法來(lái)實(shí)現(xiàn)：

1. void push(E element): 將元素推入棧頂，等同于addFirst(E element)。
2. E pop(): 彈出并返回棧頂元素，等同于removeFirst()。
3. E peek(): 獲取棧頂元素，等同于peekFirst()。

????????所以，Deque接口是一個(gè)非常有用的接口，提供了雙端隊(duì)列的功能，既可以在隊(duì)列的頭部進(jìn)行操作，也可以在尾部進(jìn)行操作。它是Queue接口的擴(kuò)展，可以方便地實(shí)現(xiàn)隊(duì)列、棧和雙向隊(duì)列的功能，并提供了豐富的方法來(lái)操作和訪問(wèn)隊(duì)列中的元素。

????????Java Deque 接口使用示例

????????當(dāng)使用Java中的Deque接口時(shí)，我們同樣需要選擇具體的實(shí)現(xiàn)類(lèi)來(lái)創(chuàng)建一個(gè)雙端隊(duì)列對(duì)象。下面是一個(gè)使用Deque接口的示例，以ArrayDeque實(shí)現(xiàn)類(lèi)為例：

import java.util.Deque;
import java.util.ArrayDeque;

public class DequeExample {
    public static void main(String[] args) {
        // 創(chuàng)建一個(gè)Deque對(duì)象
        Deque<String> deque = new ArrayDeque<>();

        // 添加元素到雙端隊(duì)列
        deque.addFirst("Apple");
        deque.addLast("Banana");
        deque.addLast("Orange");

        // 獲取雙端隊(duì)列頭部和尾部元素
        String first = deque.getFirst();
        String last = deque.getLast();
        System.out.println("頭部元素：" + first);
        System.out.println("尾部元素：" + last);

        // 遍歷雙端隊(duì)列并輸出元素
        System.out.println("雙端隊(duì)列元素（從頭到尾）：");
        for (String element : deque) {
            System.out.println(element);
        }

        // 移除雙端隊(duì)列頭部和尾部元素
        String removedFirst = deque.removeFirst();
        String removedLast = deque.removeLast();
        System.out.println("移除的頭部元素：" + removedFirst);
        System.out.println("移除的尾部元素：" + removedLast);

        // 雙端隊(duì)列大小
        int size = deque.size();
        System.out.println("雙端隊(duì)列大?。? + size);

        // 判斷雙端隊(duì)列是否為空
        boolean isEmpty = deque.isEmpty();
        System.out.println("雙端隊(duì)列是否為空：" + isEmpty);
    }
}

????????在這個(gè)示例中，我們使用ArrayDeque作為實(shí)現(xiàn)類(lèi)創(chuàng)建了一個(gè)Deque對(duì)象。我們向雙端隊(duì)列中添加了三個(gè)元素："Apple"、"Banana"和"Orange"。然后，我們使用getFirst()和getLast()方法分別獲取雙端隊(duì)列的頭部和尾部元素，并使用for-each循環(huán)遍歷雙端隊(duì)列并輸出每個(gè)元素。

????????接下來(lái)，我們使用removeFirst()和removeLast()方法移除雙端隊(duì)列的頭部和尾部元素，并使用size()方法獲取雙端隊(duì)列的大小。最后，我們使用isEmpty()方法判斷雙端隊(duì)列是否為空。

4、PriorityQueue 的實(shí)現(xiàn)原理詳解

????????PriorityQueue的實(shí)現(xiàn)原理是基于二叉堆（Binary Heap），它是一種特殊的完全二叉樹(shù)結(jié)構(gòu)，具有以下性質(zhì)：

• 最小堆性質(zhì)：在最小堆中，每個(gè)節(jié)點(diǎn)的值都小于或等于其子節(jié)點(diǎn)的值。也就是說(shuō)，堆的根節(jié)點(diǎn)是最小的元素。

????????PriorityQueue使用一個(gè)數(shù)組來(lái)存儲(chǔ)元素，并通過(guò)二叉堆的形式來(lái)組織這些元素。數(shù)組中的元素按照特定的順序排列，滿(mǎn)足最小堆的性質(zhì)。在數(shù)組中，根節(jié)點(diǎn)位于索引0處，而對(duì)于任意位置i的節(jié)點(diǎn)，它的左子節(jié)點(diǎn)位于索引2i+1處，右子節(jié)點(diǎn)位于索引2i+2處。

????????當(dāng)元素被添加到PriorityQueue時(shí)，它會(huì)被放置在數(shù)組的末尾，并按照以下步驟進(jìn)行調(diào)整，以維護(hù)最小堆的性質(zhì)：

• 上濾（Up-Heap）操作：新插入的元素會(huì)與其父節(jié)點(diǎn)進(jìn)行比較。如果新插入的元素的優(yōu)先級(jí)比父節(jié)點(diǎn)的優(yōu)先級(jí)低（或者更大），則它會(huì)與父節(jié)點(diǎn)進(jìn)行交換，直到滿(mǎn)足最小堆的性質(zhì)。

????????當(dāng)從PriorityQueue中刪除元素時(shí)，隊(duì)列頭部的元素被移除，并將數(shù)組的最后一個(gè)元素移動(dòng)到頭部位置。然后，這個(gè)元素會(huì)與其子節(jié)點(diǎn)進(jìn)行比較，以保持最小堆的性質(zhì)。

• 下濾（Down-Heap）操作：被移動(dòng)到頭部位置的元素會(huì)與其子節(jié)點(diǎn)進(jìn)行比較。如果它的優(yōu)先級(jí)比其中一個(gè)或兩個(gè)子節(jié)點(diǎn)的優(yōu)先級(jí)高（或者更?。?，則它會(huì)與較小的子節(jié)點(diǎn)進(jìn)行交換。這個(gè)過(guò)程會(huì)遞歸地向下進(jìn)行，直到滿(mǎn)足最小堆的性質(zhì)。

????????通過(guò)上述的上濾和下濾操作，PriorityQueue可以保持最小堆的性質(zhì)，使得具有最高優(yōu)先級(jí)的元素總是位于隊(duì)列的頭部。

????????PriorityQueue的插入和刪除操作的時(shí)間復(fù)雜度都是O(logN)，其中N是隊(duì)列中的元素個(gè)數(shù)。這是因?yàn)檫@些操作涉及到堆的調(diào)整，需要按照樹(shù)的高度來(lái)進(jìn)行操作。同時(shí)，PriorityQueue還支持高效的查找具有最高優(yōu)先級(jí)的元素，時(shí)間復(fù)雜度為O(1)。

????????需要注意的是，PriorityQueue允許元素具有相同的優(yōu)先級(jí)，但它們的順序不一定是確定的。在這種情況下，PriorityQueue的行為是不保證的，具有相同優(yōu)先級(jí)的元素可能會(huì)以任意順序被取出。

????????優(yōu)先隊(duì)列(PriorityQueue)的使用示例：

    public static void main(String[] args) {
        //默認(rèn)采用的是最小堆實(shí)現(xiàn)的
        PriorityQueue<Integer> queue = new PriorityQueue<Integer>(10, new Comparator<Integer>() {
            public int compare(Integer a, Integer b) {
                return a - b; //if a>b 則交換，so這是遞增序列
            }
        });
        queue.offer(13);
        queue.offer(9);
        int len = queue.size();
        for (int i = 0; i < len; i++) {
            System.out.println(queue.poll());
        }
        //輸出 9  13
        //默認(rèn)采用的是最小堆實(shí)現(xiàn)的
        PriorityQueue<Integer> queue2 = new PriorityQueue<>(10);
        queue2.offer(11);
        queue2.offer(9);
        len = queue2.size();
        for (int i = 0; i < len; i++) {
            System.out.println(queue2.poll());
        }
        //輸出 9， 11
    }

5、使用Java數(shù)組實(shí)現(xiàn)隊(duì)列的簡(jiǎn)單示例

????????下面是使用Java數(shù)組實(shí)現(xiàn)隊(duì)列的簡(jiǎn)單示例代碼：

public class ArrayQueue {
    private int[] queue;  // 內(nèi)部數(shù)組
    private int front;    // 隊(duì)列頭部指針
    private int rear;     // 隊(duì)列尾部指針
    private int size;     // 隊(duì)列當(dāng)前元素個(gè)數(shù)
    private int capacity; // 隊(duì)列容量

    public ArrayQueue(int capacity) {
        this.capacity = capacity;
        queue = new int[capacity];
        front = 0;
        rear = -1;
        size = 0;
    }

    public boolean isEmpty() {
        return size == 0;
    }

    public boolean isFull() {
        return size == capacity;
    }

    public int size() {
        return size;
    }

    public void enqueue(int item) {
        if (isFull()) {
            System.out.println("Queue is full. Cannot enqueue.");
            return;
        }
        rear = (rear + 1) % capacity; // 循環(huán)隊(duì)列，計(jì)算新的尾部位置
        queue[rear] = item;
        size++;
        System.out.println("Enqueued: " + item);
    }

    public int dequeue() {
        if (isEmpty()) {
            System.out.println("Queue is empty. Cannot dequeue.");
            return -1;
        }
        int item = queue[front];
        front = (front + 1) % capacity; // 循環(huán)隊(duì)列，計(jì)算新的頭部位置
        size--;
        System.out.println("Dequeued: " + item);
        return item;
    }

    public int peek() {
        if (isEmpty()) {
            System.out.println("Queue is empty.");
            return -1;
        }
        return queue[front];
    }

    public void display() {
        if (isEmpty()) {
            System.out.println("Queue is empty.");
            return;
        }
        System.out.print("Queue: ");
        int index = front;
        for (int i = 0; i < size; i++) {
            System.out.print(queue[index] + " ");
            index = (index + 1) % capacity; // 循環(huán)遍歷隊(duì)列
        }
        System.out.println();
    }

    public static void main(String[] args) {
        ArrayQueue queue = new ArrayQueue(5);
        queue.enqueue(10);
        queue.enqueue(20);
        queue.enqueue(30);
        queue.display(); // Queue: 10 20 30
        queue.dequeue();
        queue.display(); // Queue: 20 30
        queue.enqueue(40);
        queue.enqueue(50);
        queue.display(); // Queue: 20 30 40 50
        queue.dequeue();
        queue.dequeue();
        queue.display(); // Queue: 40 50
    }
}

????????以上示例演示了使用Java數(shù)組實(shí)現(xiàn)的簡(jiǎn)單隊(duì)列（循環(huán)隊(duì)列）。通過(guò)enqueue()方法將元素入隊(duì)，dequeue()方法將元素出隊(duì)，peek()方法返回隊(duì)列頭部元素，size()方法返回隊(duì)列當(dāng)前元素個(gè)數(shù)，isEmpty()方法和isFull()方法檢查隊(duì)列是否為空或已滿(mǎn)。display()方法用于打印隊(duì)列中的元素。

????????上述循環(huán)隊(duì)列實(shí)現(xiàn)的具體步驟總結(jié)如下：

（1）入隊(duì)操作（enqueue）：

1. 首先，檢查隊(duì)列是否已滿(mǎn)（isFull()方法）。如果已滿(mǎn)，則無(wú)法入隊(duì)，并輸出相應(yīng)的提示信息。
2. 否則，計(jì)算新的尾部位置（rear = (rear + 1) % capacity），并將新元素存儲(chǔ)到該位置。
3. 增加隊(duì)列的元素個(gè)數(shù)（size++）。
4. 輸出入隊(duì)的元素信息。

（2）出隊(duì)操作（dequeue）：

1. 首先，檢查隊(duì)列是否為空（isEmpty()方法）。如果為空，則無(wú)法出隊(duì)，并輸出相應(yīng)的提示信息。
2. 否則，獲取頭部元素（queue[front]）并保存到臨時(shí)變量中。
3. 計(jì)算新的頭部位置（front = (front + 1) % capacity）。
4. 減少隊(duì)列的元素個(gè)數(shù)（size--）。
5. 輸出出隊(duì)的元素信息，并返回該元素的值。

（3）查看頭部元素（peek）：

1. 首先，檢查隊(duì)列是否為空（isEmpty()方法）。如果為空，則輸出相應(yīng)的提示信息并返回特定的值（如-1）。
2. 否則，返回頭部元素（queue[front]）的值。

（4）判斷隊(duì)列是否為空（isEmpty）：

• 根據(jù)隊(duì)列的元素個(gè)數(shù)（size）是否為0來(lái)判斷隊(duì)列是否為空。

（5）判斷隊(duì)列是否已滿(mǎn)（isFull）：

• 根據(jù)隊(duì)列的元素個(gè)數(shù)（size）是否等于隊(duì)列的容量（capacity）來(lái)判斷隊(duì)列是否已滿(mǎn)。

（6）遍歷打印隊(duì)列中的元素（display）：

1. 首先，檢查隊(duì)列是否為空（isEmpty()方法）。如果為空，則輸出相應(yīng)的提示信息。
2. 否則，從頭部位置（front）開(kāi)始循環(huán)遍歷隊(duì)列中的元素，依次輸出每個(gè)元素。
3. 注意使用循環(huán)變量（index）進(jìn)行索引，并通過(guò)取余運(yùn)算實(shí)現(xiàn)循環(huán)遍歷。

????????這樣，通過(guò)以上實(shí)現(xiàn)，我們可以使用Java數(shù)組來(lái)創(chuàng)建一個(gè)簡(jiǎn)單的隊(duì)列，并進(jìn)行入隊(duì)、出隊(duì)、查看頭部元素以及遍歷打印等操作。這種基于數(shù)組的實(shí)現(xiàn)方式可以滿(mǎn)足隊(duì)列的基本需求，并且具有較好的性能。但需要注意的是，由于數(shù)組的容量是固定的，當(dāng)隊(duì)列已滿(mǎn)時(shí)，無(wú)法再添加新的元素，除非進(jìn)行元素的出隊(duì)操作。文章來(lái)源地址http://www.zghlxwxcb.cn/news/detail-609193.html

到了這里，關(guān)于Java 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)之隊(duì)列(Queue)詳解的文章就介紹完了。如果您還想了解更多內(nèi)容，請(qǐng)?jiān)谟疑辖撬阉鱐OY模板網(wǎng)以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章，希望大家以后多多支持TOY模板網(wǎng)！