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自己动手实现java数据结构(四)双端队列

发布时间:2021-04-02 10:54:12 所属栏目:站长百科 来源:网络整理
导读:副标题#e# 1.双端队列介绍 在介绍双端队列之前,我们需要先介绍队列的概念。和栈相对应,在许多算法设计中,需要一种"先进先出(First Input First Output)"的数据结构,因而一种被称为"队列(Queue)"的数据结构被抽象了出来(因为现实中的队列,就是先进先出的

  3. 内部数组被看成是一个环,下标移动到边界临界点时,通过取模运算来计算逻辑下标对应的真实下标。

    @Override
     addHead(E e) {
        :::头部插入元素 head下标左移一位
        this.head = getMod(this.head - 1);
        :::存放新插入的元素
        this.elements[this.head] = e;

        :::判断当前队列大小 是否到达临界点
        if(head == tail){
            :::内部数组扩容
            expand();
        }
    }

    @Override
     addTail(E e) {
        this.tail] = e;
        :::尾部插入元素 tail下标右移一位
        this.tail = getMod(this.tail + 1);

                    expand();
        }
    }

    @Override
    @SuppressWarnings("unchecked")
     E removeHead() {
        :::暂存需要被删除的数据
        E dataNeedRemove = (E).head];
        :::将当前头部元素引用释放
        this.head] = null;

        :::头部下标 右移一位
        this.head + 1 dataNeedRemove;
    }

    @Override
    @SuppressWarnings("unchecked" E removeTail() {
        :::获得尾部元素下标(左移一位)
        int lastIndex = getMod(this.tail - 1.elements[lastIndex];

        :::设置尾部下标
        this.tail = lastIndex;

         E peekHead() {
        return (E).head];
    }

    @Override
    @SuppressWarnings("unchecked" E peekTail() {
        .elements[lastIndex];
    }

  队列常用接口时间复杂度:

  基于数组的队列在访问头尾元素时,进行了一次取模运算获得真实下标,由于数组的随机访问是常数时间复杂度(O(1)),因此队列常用接口的时间复杂度都为O(1),效率很高。

3.1.5 扩容操作:

  可以看到,在入队插入操作结束后,会判断当前队列容量是否已经到达了临界点。

  前面提到,只有在队列为空时,头部下标才会和尾部下标重合;而当插入新的入队元素之后,使得头部下标等于尾部下标时,说明内部数组的容量已经达到了极限,需要进行扩容才能容纳更多的元素。

我们举一个简单的例子来理解扩容操作:

  尾部下标为2.头部下标为3,队列内的元素为头部下标到尾部下标(左闭右开)中的元素排布为(1,2,3,4,5,6)。

  目前队列刚刚在下标为2处的尾部入队元素"7"。尾部下标从2向右移动一位和头部下标重合,此时队列中元素排布为(1,2,3,4,5,6,7),此时需要进行一次扩容操作。

  在扩容完成之后,我们希望让队列的元素在内部数组中排列的更加自然:

    1. 队列中元素的顺序不变,依然是(1,2,3,4,5,6,7),内部数组扩容一定的倍数(两倍)

    2. 队列中第一个元素将位于内部数组的第0位,队列中的元素按照头尾顺序依次排列下去

  扩容的大概思路:

    1. 将"头部下标"直至"当前内部数组尾部"的元素按照顺序整体复制到新扩容数组的起始位置(红色背景的元素)

    2. 将"当前内部数组头部"直至"尾部下标"的元素按照顺序整体复制到新扩容数组中(位于第一步操作复制的数据区间之后)(蓝色背景的元素)

扩容前:

  

自己动手实现java数据结构(四)双端队列

扩容后:

自己动手实现java数据结构(四)双端队列

(编辑:网站开发网_马鞍山站长网)

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