堆、栈、队列、链表

数据结构中的堆栈和内存中的堆栈不是一回事的。

堆

堆（英语：heap)是计算机科学中一类特殊的数据结构的统称。堆通常是一个可以被看做一棵树的数组对象。堆总是满足下列性质：

• 堆中某个节点的值总是不大于或不小于其父节点的值；
• 堆总是一棵完全二叉树。

堆是非线性数据结构，相当于一维数组，有两个直接后继

堆是一种经过排序的树形数据结构，每个节点都有一个值。通常我们所说的堆的数据结构是指二叉树。堆的特点是根节点的值最小（或最大），且根节点的两个树也是一个堆。由于堆的这个特性，常用来实现优先队列，堆的存取是随意的，这就如同我们在图书馆的书架上取书，虽然书的摆放是有顺序的，但是我们想取任意一本时不必像栈一样，先取出前面所有的书，书架这种机制不同于箱子，我们可以直接取出我们想要的书。

它常用于管理算法执行过程中的信息，应用场景包括堆排序，优先队列等。

栈

类似于垃圾桶的存储数据的结构。是一种连续存储的数据结构，特点是存储的数据先进后出。利用两个栈可以实现前进后退这种功能。

栈的应用场景

windows系统进入到D://adir/bdir/cdir 退出操作就用到了栈。
依次将目录地址按照a、b、c入栈，入栈完毕此时栈顶指针指向的是c。
出站时c、b、a出栈。一个栈的中资源出栈时，将此资源入栈到另一个栈；一个栈的资源入栈时将另一个栈中的资源出栈。
每次资源调度器都是调用的两个栈的栈顶指向的目录，从而实现返回的功能操作。

常用的实现类：LinkedList 

 

API：

void push(E e)  //入栈
E pop()  //出栈

队列Queue

类似于没底的垃圾桶。每次只能从队首取元素，从队尾加元素。队列可以保存一组元素，但是存取元素必须遵行先进先出、后进后出。

java.util.Queue接口

Queue是队列，其继承自Collection。即也有集合中的方法。

常用的实现类：LinkedList 

它除了实现了List接口之外，也实现了Queue接口。

API：

boolean offer(E e)   //入队列操作，每次将给定的元素追加到队列末尾。内部实现相当于add( )方法,之所以这么写相当于一种规范。

E poll()   //出队操作。每次调用将队首的元素删除，返回值为被删除的元素。

E peek()   //引用队首元素。不会删除队首元素，每次只将队首元素返回。

由于队列也是集合，所以可以使用迭代器遍历。并且这种遍历不会影响队列中的元素。

双端队列

java.util.Deque接口

Deque接口继承了Queue的接口。Deque双端队列，即两端都可以入队出队。

API：

 

boolean offerFirst(E e)   //从队列首入队列

boolean offerLast(E e)   //从队列尾入队列

E pollFirst()   //从队列首出队列，并删除该元素

E pollLast()   //从队列尾出队列，并删除该元素

双端队列可以通过offerFirst，pollFirst即队首入队首出实现栈。

BlockingQueue、BlockingDeque

 

BlockingQueue阻塞单项队列，它是实现了Collection接口的一个子接口。里面规定了线程安全队列的方法。

BlockingDeque阻塞双端队列，它是实现了BlockingQueue、Deque的一个子接口。

阻塞队列是并发安全的队列，采用双缓冲，在并发安全的前提下解决互斥问题效率更高。
Collections提供了将现有的集合转换为并发安全的集合。一个并发安全的集合不和迭代器互斥，这意味着并发同时做迭代操作和添加删除元素等操作时，会出现并发安全问题。
在多线程下使用队列和栈的时候用LinkedLiset是不行的，因为LinedList不是线程安全的。

BlockingQueue接口：
也称双缓冲队列，在多线程并发时若需要使用队列，我们可以使用Queue然后对做同步操作，但是这样会降低并发对Queue操作的效率。
而BlockingQueue内部使用两条队列分别用来取元素和放元素，即可允许两个线程同时向队列一个做存储，一个做取出的操作。这样就可以既安全效率又高。

它经常使用的实现类有：
ArrayBlockingQueue：是定长的队列，即在实例化对象的时候需要我们指定队列的长度。

LinkedBlockingQueue：最常用的的。动态分配队列长度的队列。实际上还是有长度的即int的最大值，因为任何队列都是由size的且返回的是一个int值，所以size最大值就是int的最大值。

构造器：
BlockingQueue<T> queue = new LinkedBlockingQueue<T>(int size)   //参数为队列的长度。
offer()   //重载的offer方法，当给的元素个数超过设定的队列长度时。阻塞等待给定的时间后在添加我们给定的元素。 参数为添加的元素，等待多久时间，时间的单位。
             

PriorityBlockingQueue：要求放的时候给一个比较器，按照比较器排序的方式进行自然排序
SynchronousQueue：特殊的BlockingQueue，存取元素必须是交替调用，即不能连续存或连续取。