栈与队列 - 队列

队列：先进先出

在现实中，买电影票排队，当前面的的人买完票离开之后，后面的人都要往前移动一步。在计算机中也可以这么类似的做法，但是效率很低。所以，我们用了队列中的队头（front）和队尾（rear）指针保持所有的数据项不变。

循环队列：在往队列中插入一个新的数据项，rear箭头往上移动，移向数组下标大的位置。移除数据项时，front也需要往上移动一步。当插入了更多的数据项时，rear已经在最大的坐标位置了，再插入的话队尾rear需要回绕到队头front指针下面。可以想象成一个队头和队尾连接的队列，当数据项nItems已经充满了整个队列，rear和front会重合一起。

public class Queue {

    private int maxSize ;
    private int[] queueArray;
    private int front;       //队头
    private int rear;        //队尾
    private int nItems;        //当前数据项的个数
    
    public Queue(int m){
    　　this.maxSize = m;
    　　queueArray = new int[maxSize];
    　　front = 0;
    　　rear = -1;
    　　nItems = 0;
    }
    
    public void insert(int data){
    　　if(rear == maxSize-1){
        　　rear = -1;
    　　}
    　　queueArray[++rear] = data;
    　　nItems ++;
    }
    
    public int remove(){
    　　int temp = queueArray[front++];
    　　if(front == maxSize){
        　　front = 0;
    　　}
    　　nItems --;
    　　return temp;
    }
    
    public int peekFront(){
    　　return queueArray[front];
    }
    
    public boolean isEmpty(){
    　　return nItems == 0;
    }
    
    public boolean isFull(){
    　　return nItems == maxSize;
    }
    
    public int size(){
    　　return nItems;
    }
    
}

队列的效率：
和栈一样，队列中插入和移除数据项的时间复杂度都是O(1)。

 

优先级队列：数据项按关键字的值有序，最小（大）的数据项总在队头。不像队列那样必须有front、rear，它的front总是nItems-1，rear永远都是0。

public class PriorityQueue {

    private int maxSize;
    private int[] queueArray;
    private int nItems;
    
    public PriorityQueue(int s) {
        maxSize = s;
        queueArray = new int[maxSize];
        nItems = 0;
    }
    
    public void insert(int data){
        if(nItems == 0){
            queueArray[nItems++] = data;
        }else{
            int j;
            for(j = nItems -1; j >=0 ; j--){
                if(data > queueArray[j]){
                    queueArray[j+1] = queueArray[j];
                }else{
                    break;
                }
            }
            queueArray[j+1]= data;
            nItems ++;
        }
    }
    
    public int remove(){
        return queueArray[--nItems];
    }
    
    public int peekMin(){
        return queueArray[nItems -1];
    }
    
    public boolean isEmpty(){
        return nItems == 0;
    }
    
    public boolean isFull(){
        return nItems == maxSize;
    }
    
}

    public static void main(String[] args) {
        PriorityQueue qp = new PriorityQueue(10);
        qp.insert(6);
        qp.insert(90);
        qp.insert(78);
        qp.insert(1);
        
        while(!qp.isEmpty()){
            System.out.println(qp.remove());
        }
        
    }

打印结果：
1
6
78
90

优先级队列效率：插入操作需要O(N)的时间，而删除操作则需要O(1)的时间。