教你如何使用Java手寫一個基於連結串列的佇列

連結串列 Java · 發表 2018-11-21 10:01:00

摘要：在上一篇部落格【教你如何使用Java手寫一個基於陣列的佇列】中已經介紹了佇列，以及Java語言中對佇列的實現，對佇列不是很瞭解的可以我上一篇文章。那麼，現在就直接進入主題吧。這篇部落格主要講解的是如何使用單鏈表實現一個簡單版的佇列。單向連結串列佇列是屬於非迴圈佇列，同時佇列的長度...

在上一篇部落格【 ofollow,noindex">教你如何使用Java手寫一個基於陣列的佇列】中已經介紹了佇列，以及Java語言中對佇列的實現，對佇列不是很瞭解的可以我上一篇文章。那麼，現在就直接進入主題吧。

這篇部落格主要講解的是如何使用單鏈表實現一個簡單版的佇列。單向連結串列佇列是屬於非迴圈佇列，同時佇列的長度是不受限制的，也就是說新增資料的速度比拉取資料的速度快時，佇列的長度是無限增長的。單鏈佇列其本質就是一個連結串列，只不過是在獲取或新增資料的時候跟普通的連結串列有所區別，佇列在獲取資料的同時也將該節點刪除，並且每次獲取資料都是從表頭獲取，普通連結串列可以獲取任意節點的資料；佇列在增加資料時總是新增到連結串列的尾部，而普通的連結串列則是可以在連結串列的任意地方插入一個節點。

一、佇列資料結構

該佇列的結構夠多個節點構成，每個節點都有一個指向下一個節點的指標，使得所有的節點都能夠相連，形成一個連結串列。具體結構如下如：

Java實現：

static class Node{
Object item;
Node next;

public Node(Object item, Node next) {
this.item = item;
this.next = next;
}
}

其實就建立一個靜態內部類即可，類中item是用來儲存資料的，next是指向下一個node節點，最後一個節點的next為空。

二、屬性

head：連結串列表頭，拉取或遍歷資料都是從這裡開始的。

tail：連結串列表尾，每次新增資料都新增到tail的後面，變成新的tail

size：佇列長度

　　//表頭
private Node head;
//表尾
private Node tail;
//佇列長度
private int size;

三、新增資料

 public void offer(Object item){
Node n = new Node(item,null);
if (tail == null){
head = tail = n;
}else {
tail.next = n;
tail = n;
}
size++;
}

用程式碼實現佇列的新增操作看起是很簡單的，無非就是將新節點新增到表尾，然後把新節點設定成新的表尾。

四、拉取資料

public Object poll(){
if (head == null) return null;
Node h = head;
//將拉取的節點的下一個節點變成新的表頭
head = head.next;
//把舊的表頭的下一個節點指向設定為null，讓gc回收
h.next = null;
//佇列為空
if (head == null)
tail = null;
size--;
return h.item;
}

五、檢視資料

public Object peek(){
return head == null ? null : head.item;
}

檢視資料看的是表頭的資料，但是跟poll方法的區別是該方法不會刪除表頭的資料。

六、清空列表

public void clear(){
size = 0;
Node h = head;
while (h != null){
Node temp = h.next;
h.next = null;
h = temp;
}
head = tail = null;
}

七、基於陣列的佇列和連結串列的佇列的區別

1、前者是有邊界的迴圈佇列，後者則是沒有邊界的非迴圈佇列。

2、前者在新增資料時無需建立新物件，效能消耗相對較小，後者每次新增資料都需要建立新物件。

3、後者每個節點都維護了一個鏈，所以所需記憶體也相對較大。

4、如果新增速度大於拉取速度，前者在達到邊界後可能會無法新增資料，後者則沒有這個問題。

八、完整程式碼

/**
 * 基於連結串列實現的佇列
 */
public class LinkQueue {

//表頭
private Node head;
//表尾
private Node tail;
//佇列長度
private int size;

public LinkQueue(){}

public void offer(Object item){
Node n = new Node(item,null);
if (tail == null){
head = tail = n;
}else {
tail.next = n;
tail = n;
}
size++;
}

public Object poll(){
if (head == null) return null;
Node h = head;
//將拉取的節點的下一個節點變成新的表頭
head = head.next;
//把舊的表頭的下一個節點指向設定為null，讓gc回收
h.next = null;
//佇列為空
if (head == null)
tail = null;
size--;
return h.item;
}

public Object peek(){
return head == null ? null : head.item;
}

public void clear(){
size = 0;
Node h = head;
while (h != null){
Node temp = h.next;
h.next = null;
h = temp;
}
head = tail = null;
}

public int size(){return size;}

static class Node{
Object item;
Node next;

public Node(Object item, Node next) {
this.item = item;
this.next = next;
}
}

@Override
public String toString() {
if (size == 0) return "{}";
StringBuilder builder = new StringBuilder(size + 2);
Node h = head;
builder.append("{");
while (h != null){
builder.append(h.item);
builder.append(", ");
h = h.next;
}
return builder.substring(0,builder.length() -2) + "}";
}
}

教你如何使用Java手寫一個基於連結串列的佇列

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