Java数据结构--双端队列_java双端队列

一:定义

• 双端队列是一种具有队列和栈性质的数据结构，即可在线性表的两端进行插入和删除等操作

二:.Java API中的Deque

知道了双端队列的定义，下面我们来了解一下Java API中的Deque类，知道双端队列是如何创建以及使用的

1.与栈以及队列的联系

从中我们可以知道，双端队列完全可以当做栈以及队列使用，栈以及队列中的增删查等方法在双端队列中均有方法与之对应实现

2.增删查等方法摘要

 

 

 

 3.双端队列的创建以及使用

 可以看到Deque类是一个接口，实现一个接口我们要重写接口中的所有方法。但Deque同时也实现了LinkedList类，因此创建Deque类我们可以new LinkedList类。

我们知道了Deque类中的一些方法，下面我们就来创建一个双端队列，知道其是如何创建使用的吧

 

三:代码实现

知道了如何使用双端队列，下面我们就来实现一下其中的各个方法吧。下面将基于链表以及数组来分别实现

⑴基于链表

双端队列的添加方法(头部,尾部)，我们需要知道要插入位置的头节点以及尾节点，因此使用双向环形链表实现要方便许多

如图所示便为一个双向循环链表

1.节点的创建

创建一个双向循环链表节点，我们需要一个指向前一个节点的指针(pre)以及指向后面节点的指针( next)

 2.双端队列的创建

我们需要一个头部哨兵节点sentinel,方便我们获取队首元素(sentinel.next)以及队尾元素(sentinel. pre)

 3. addFirst 将指定元素插入此双端队列的开头

 

思路:向队列头部添加元素，首先我们需要获取哨兵节点sentinel以及头部节点( sentinel.next)，再创建一个新节点，更新对应的指针即可 

 4. addLast 将指定元素插入此双端队列的尾部

 

思路:向队列尾部添加元素，首先我们需要获取哨兵节点sentinel以及尾部节点( sentinel.pre)，再创建一个新节点，更新对应的指针即可 

5. pollFirst 获取并移除此双端队列的第一个元素

思路:首先要获取哨兵节点(sentinel)以及头部节点的下一个节点( sentinel.next.next)，最后更新对应的指针即可

6.pollLast 获取并移除此双端队列的最后一个元素

 思路:首先获取尾部节点的前一个节点( sentinel. pre.pre)以及哨兵节点( sentinel),最后更新相应指针即可

7. peekFirst 获取,但不移除此双端队列的第一个元素

思路:直接返回队首元素( sentinel.next.val)

peekLast 获取,但不移除此双端队列的最后一个元素

思路:直接返回队尾元素( sentinel.pre.val)

⑵基于数组

在一个数组中进行添加删除操作是比较麻烦的。还记得我们在队列的数组实现中，有一种循环数组，可以很方便的完成添加以及删除等操作

1.双端队列的创建

基于循环数组，那我们就需要一个头指针( head)以及尾指针( tail)，其中尾指针( tail)指向的位置并不插入元素，也就是下一次尾补要插入的位置。我们初始化数组arr的容量为10，head=tail=0

 2. isFull 判断队列是否存满

首先我们要知道循环数组的指针head以及tail，大小不同判断也不同

①当head＜tail时

②当head＞tail时

3.指针的移动

在循环数组实现的队列中，我们移动头尾指针时，使用的是取模的方法。下面我们来使用一种新的方法来获取移动的指针

移动时，超出边界，获取的指针会不同

①向右移动

Ⅰ.未超出右边界，传入的位置+1

Ⅱ.超出右边界时，传入的位置＝0即可(进行循环)

②向左移动

Ⅰ.未超出左边界时，传入的位置-1

Ⅱ.超出左边界时，传入的位置＝数组最后一位索引

 4. offerFirst 将指定元素插入此双端队列的开头

思路: head指针前移，在head位置传入要插入的元素

5. offerLast 将指定元素插入此双端队列的末尾

思路:在tail位置传入要插入的元素，再更新tail指针

6. pollFirst 获取并移除此双端队列的第一个元素

思路:将head位置的空间置空，更新head指针右移

7. pollLast 获取并移除此双端队列的最后一个元素

思路:向左移动tail指针，将tail位置的空间置空

8.peekFirst 获取,但不移除此双端队列的第一个元素

思路:直接返回head位置元素

peekLast 获取,但不移除此双端队列的最后一个元素

思路:直接返回tail位置元素

四:结果显示

各种方法都写出来了吗？下面我来带入数据爽一下吧

1.基于链表

 

 2.基于数组

 

 若存在错误，不足之处，望各位指出更正₍˄·͈༝·͈˄*₎◞ ̑̑