Java 集合深入理解（9）：Queue 佇列
阿新 • • 發佈：2019-01-05
今天心情不太好，來學一下 List 吧！
什麼是佇列
佇列是資料結構中比較重要的一種型別，它支援 FIFO，尾部新增、頭部刪除（先進佇列的元素先出佇列），跟我們生活中的排隊類似。
佇列有兩種：
- 單佇列
- 迴圈佇列
單佇列就是常見的佇列, 每次新增元素時，都是新增到隊尾：
以陣列實現的佇列為例，初始時佇列長度固定為 4，font 和 rear 均為 0：
每新增一個元素，rear 後移一位。當新增四個元素後， rear 到了索引為 4 的位置：
這時 a1,a2 出隊，front 後移動到 2：
這時想要再新增兩個元素，但 rear 後移兩位後就會越界：
明明有三個空位，卻只能再放入一個！這就是單佇列的“假溢位”情況。
針對這種情況，解決辦法就是後面滿了，就再從頭開始，也就是頭尾相接的迴圈。這就是 “迴圈佇列” 的概念。
迴圈佇列:
迴圈佇列中，
rear = (rear - size) % size
接著上面的例子，當 rear 大於 佇列長度時，rear = ( 5 - 5) % 5 = 0 :
這樣繼續新增時，還可以新增幾個元素：
那如何判斷佇列是否裝滿元素了呢，單使用 front == rear 無法判斷究竟是空的還是滿了。
兩種方法：
- 加個標誌 flag ,初始為 false，新增滿了置為 true；
- 不以 front = rear 為放滿標誌，改為 (rear - front) % size = 1。
法 2 的公式放滿元素時空餘了一個位置，這個公式是什麼意思呢？
接著上面的情況，當 rear 從後面新增元素跑到前面 0 時，再新增一個元素 a6，rear 後移一位到 1，這時 front = 2, (1 - 2) % 5 = 1, 滿足放滿條件。
因此，當 rear > font 時，佇列中元素個數 = rear - font;
當 rear < font 時，佇列中元素分為兩部分： size - font 和 rear ,也就是 rear + size - font。以上述圖片為例，佇列中元素個數 = 1 + 5 - 2 = 4.
接著我們介紹 Java 集合框架中的佇列 Queue
Java 集合中的 Queue 繼承自 Collection 介面 ，Deque, LinkedList, PriorityQueue, BlockingQueue 等類都實現了它。
Queue 用來存放 等待處理元素 的集合，這種場景一般用於緩衝、併發訪問。
除了繼承 Collection 介面的一些方法，Queue 還添加了額外的 新增、刪除、查詢操作。
新增、刪除、查詢這些個操作都提供了兩種形式，其中一種在操作失敗時直接丟擲異常，而另一種則返回一個特殊的值：
Queue 方法介紹：
1.add(E), offer(E) 在尾部新增:
boolean add(E e);
boolean offer(E e);
他們的共同之處是建議實現類禁止新增 null 元素，否則會報空指標 NullPointerException；
不同之處在於 add() 方法在新增失敗（比如佇列已滿）時會報 一些執行時錯誤 錯；而 offer() 方法即使在新增失敗時也不會奔潰，只會返回 false。
2016.11.21 新增
注意
Queue 是個介面，它提供的 add, offer 方法初衷是希望子類能夠禁止新增元素為 null，這樣可以避免在查詢時返回 null 究竟是正確還是錯誤。
事實上大多數 Queue 的實現類的確響應了 Queue 介面的規定，比如 ArrayBlockingQueue，PriorityBlockingQueue 等等。
但還是有一些實現類沒有這樣要求，比如 LinkedList。
2.remove(), poll() 刪除並返回頭部：
E remove();
E poll();
當佇列為空時 remove() 方法會報 NoSuchElementException 錯; 而 poll() 不會奔潰，只會返回 null。
3.element(), peek() 獲取但不刪除：
E element();
E peek();