玩转数据结构（六）基于动态数组的队列

队列是先进先出的线性表。在具体应用中通常使用链表或者数组来实现。队列只允许在后端进行入队操作(enqueue)，在前端进行出队操作(dequeue)。如下图示例：

<图片来源于百度>

下面我们基于数组实现一个队列。

数组对象在之前的博客中已经讲过：封装自己的Array对象

1、队列接口

public interface Queue<E> {
    int getSize();
    void enqueue(E e);
    E dequeue();
    E getFront();
    boolean isEmpty();
}

2、实现代码

public class ArrayQueue<E> implements Queue<E> {
    //自定义数组对象
    private Array<E> array;

    //初始化
    public ArrayQueue() {
        this(10);
    }

    public ArrayQueue(int capacity) {
        array = new Array<E>(capacity);
    }

    @Override
    public int getSize() {
        return array.getSize();
    }

    @Override
    public void enqueue(E e) {//入队:将新数据放入数组末尾
        array.addLast(e);
    }

    @Override
    public E dequeue() {//出队：从数组头部删除数据
        return array.removeFirst();
    }

    @Override
    public E getFront() {
        return array.getFirst();
    }

    @Override
    public boolean isEmpty() {
        return array.isEmpty();
    }

    @Override
    public String toString() {
        StringBuilder str = new StringBuilder();
        str.append(String.format("ArrayQueue: size=%d, capacity=%d ", array.getSize(), array.getCapacity()));
        str.append("front [");
        for(int i = 0; i < array.getSize(); i++) {
            str.append(array.get(i));
            if(i != array.getSize()-1) {
                str.append(",");
            }
        }
        str.append("]");

        return str.toString();
    }
}

3、测试代码

  public static void main(String[] args) {
        ArrayQueue<Integer> arrayQueue = new ArrayQueue<Integer>();
        for (int i = 0; i < 12; i++) {
            arrayQueue.enqueue(i);
            System.out.println(arrayQueue);

            if(i % 3 == 2) {//每个3次入队，就出队一次
                arrayQueue.dequeue();
                System.out.println(arrayQueue);
            }
        }
    }

4、结果

ArrayQueue: size=1, capacity=10 front [0]
ArrayQueue: size=2, capacity=10 front [0,1]
ArrayQueue: size=3, capacity=10 front [0,1,2]
ArrayQueue: size=2, capacity=10 front [1,2]
ArrayQueue: size=3, capacity=10 front [1,2,3]
ArrayQueue: size=4, capacity=10 front [1,2,3,4]
ArrayQueue: size=5, capacity=10 front [1,2,3,4,5]
ArrayQueue: size=4, capacity=10 front [2,3,4,5]
ArrayQueue: size=5, capacity=10 front [2,3,4,5,6]
ArrayQueue: size=6, capacity=10 front [2,3,4,5,6,7]
ArrayQueue: size=7, capacity=10 front [2,3,4,5,6,7,8]
ArrayQueue: size=6, capacity=10 front [3,4,5,6,7,8]
ArrayQueue: size=7, capacity=10 front [3,4,5,6,7,8,9]
ArrayQueue: size=8, capacity=10 front [3,4,5,6,7,8,9,10]
ArrayQueue: size=9, capacity=10 front [3,4,5,6,7,8,9,10,11]
ArrayQueue: size=8, capacity=10 front [4,5,6,7,8,9,10,11]
ArrayQueue: size=3, capacity=10 front [9,10,11]

5、时间复杂度分析

在入队时，Array对象的底层是将新数据直接放到数组的末尾，时间复杂度为O（1）；

在出队时，Array对象的底层是将数组首部元素移除，之后需要进行数组移位操作，因此时间复杂度为O（n）;