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本文小編為大家詳細介紹“如何寫Java棧和隊列”,內容詳細,步驟清晰,細節處理妥當,希望這篇“如何寫Java棧和隊列”文章能幫助大家解決疑惑,下面跟著小編的思路慢慢深入,一起來學習新知識吧。
我們知道,在數組中,若知道數據項的下標,便可立即訪問該數據項,或者通過順序搜索數據項,訪問到數組中的各個數據項。但是棧和隊列不同,它們的訪問是受限制的,即在特定時刻只有一個數據項可以被讀取或者被刪除。眾所周知,棧是先進后出,只能訪問棧頂的數據,隊列是先進先出,只能訪問頭部數據。這里不再贅述。
棧的主要機制可以用數組來實現,也可以用鏈表來實現,下面用數組來實現棧的基本操作:
class ArrayStack { private long[] a; private int size; //棧數組的大小 private int top; //棧頂 public ArrayStack(int maxSize) { this.size = maxSize; this.a = new long[size]; this.top = -1; //表示空棧 } public void push(long value) {//入棧 if(isFull()) { System.out.println("棧已滿!"); return; } a[++top] = value; } public long peek() {//返回棧頂內容,但不刪除 if(isEmpty()) { System.out.println("棧中沒有數據"); return 0; } return a[top]; } public long pop() { //彈出棧頂內容,刪除 if(isEmpty()) { System.out.println("棧中沒有數據!"); return 0; } return a[top--]; } public int size() { return top + 1; } public boolean isEmpty() { return (top == -1); } public boolean isFull() { return (top == size -1); } public void display() { for(int i = top; i >= 0; i--) { System.out.print(a[i] + " "); } System.out.println(""); } }
數據項入棧和出棧的時間復雜度均為O(1)。這也就是說,棧操作所消耗的時間不依賴于棧中數據項的個數,因此操作時間很短。棧不需要比較和移動操作。
隊列也可以用數組來實現,不過這里有個問題,當數組下標滿了后就不能再添加了,但是數組前面由于已經刪除隊列頭的數據了,導致空。所以隊列我們可以用循環數組來實現,見下面的代碼:
public class RoundQueue { private long[] a; private int size; //數組大小 private int nItems; //實際存儲數量 private int front; //頭 private int rear; //尾 public RoundQueue(int maxSize) { this.size = maxSize; a = new long[size]; front = 0; rear = -1; nItems = 0; } public void insert(long value) { if(isFull()){ System.out.println("隊列已滿"); return; } rear = ++rear % size; a[rear] = value; //尾指針滿了就循環到0處,這句相當于下面注釋內容 nItems++; /* if(rear == size-1){ rear = -1; } a[++rear] = value; */ } public long remove() { if(isEmpty()) { System.out.println("隊列為空!"); return 0; } nItems--; front = front % size; return a[front++]; } public void display() { if(isEmpty()) { System.out.println("隊列為空!"); return; } int item = front; for(int i = 0; i < nItems; i++) { System.out.print(a[item++ % size] + " "); } System.out.println(""); } public long peek() { if(isEmpty()) { System.out.println("隊列為空!"); return 0; } return a[front]; } public boolean isFull() { return (nItems == size); } public boolean isEmpty() { return (nItems == 0); } public int size() { return nItems; } }
和棧一樣,隊列中插入數據項和刪除數據項的時間復雜度均為O(1)。
還有個優先級隊列,優先級隊列是比棧和隊列更專用的數據結構。優先級隊列與上面普通的隊列相比,主要區別在于隊列中的元素是有序的,關鍵字最小(或者最大)的數據項總在隊頭。數據項插入的時候會按照順序插入到合適的位置以確保隊列的順序。優先級隊列的內部實現可以用數組或者一種特別的樹——堆來實現。
public class PriorityQueue { private long[] a; private int size; private int nItems;//元素個數 public PriorityQueue(int maxSize) { size = maxSize; nItems = 0; a = new long[size]; } public void insert(long value) { if(isFull()){ System.out.println("隊列已滿!"); return; } int j; if(nItems == 0) { //空隊列直接添加 a[nItems++] = value; } else{//將數組中的數字依照下標按照從大到小排列 for(j = nItems-1; j >= 0; j--) { if(value > a[j]){ a[j+1] = a[j]; } else { break; } } a[j+1] = value; nItems++; } } public long remove() { if(isEmpty()){ System.out.println("隊列為空!"); return 0; } return a[--nItems]; } public long peekMin() { return a[nItems-1]; } public boolean isFull() { return (nItems == size); } public boolean isEmpty() { return (nItems == 0); } public int size() { return nItems; } public void display() { for(int i = nItems-1; i >= 0; i--) { System.out.print(a[i] + " "); } System.out.println(" "); } }
這里實現的優先級隊列中,插入操作需要 O(N) 的時間,而刪除操作則需要 O(1) 的時間。
讀到這里,這篇“如何寫Java棧和隊列”文章已經介紹完畢,想要掌握這篇文章的知識點還需要大家自己動手實踐使用過才能領會,如果想了解更多相關內容的文章,歡迎關注億速云行業資訊頻道。
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