Java中如何具体实现并分析数组队列的构造与操作案例？

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本文实例讲解了Java数组队列的概念与用法。分享给家长和同学参考，具体如下：

一、数组队列的概念（1）数组队列也是一种线性结构，与数组相比，数组队列的操作是数组的子集。

二、数组与队列的对比（2）

1.数组是一种线性结构，而队列也是线性结构。

2.相比于数组，队列的操作是数组的子集。

三、数组队列的用法（3）

只允许在队尾添加元素，在队头删除元素。

本文实例讲述了Java数组队列概念与用法。分享给大家供大家参考，具体如下：

一.队列的概念

（1）队列也是一种线性结构

（2）相比数组，队列对应的操作是数组的子集

（3）只允许在一端插入数据操作，在另一端进行删除数据操作，进行插入操作的一端称为队尾（入队列），进行删除操作的一端称为队头（出队列）

（4）队列是一种先进先出的数据结构（FIFO）

此处我们先来学习一下顺序队列，顺序队列就是用数组实现：比如有一个ｎ个元素的队列，数组下标0的一端是队头，入队操作就是通过数组下标一个个顺序追加，不需要移动元素，但是如果删除队头元素，后面的元素就要往前移动，对应的时间复杂度就是O(n)。

对于队列，我们关注的相关实现如下：

二、代码实现

对于该节的相关代码，我们新建一个package（Queue）,同时为了理解方便，此时把动态数组相关代码拷贝到该包中。

1.先创建一个Queue接口，里面定义上面所述的方法

package Queue; public interface Queue<E> { //获取队列中元素个数 int getSize(); //队列中元素是否为空 boolean isEmpty(); //入队列 void enqueue(E e); //出队列 E dequeue(); //获取队首元素 E getFront(); }

2.创建一个类ArrayQueue实现Queue接口并重写Object类的toString()方法

package Queue; public class ArrayQueue<E> implements Queue<E> { private DynamicArray<E> array; //构造函数，传入队列的容量capacity构造函数 public ArrayQueue(int capacity) { array = new DynamicArray<E>(capacity); } //无参构造函数，默认队列的容量capacity=10 public ArrayQueue() { array = new DynamicArray<E>(); } //获取队列中元素数据是否为空 @Override public boolean isEmpty() { return array.isEmpty(); } //获取队列中元素个数 @Override public int getSize() { return array.getSize(); } //获取队列的容量 public int getCapacity() { return array.getCapacity(); } //入队操作 @Override public void enqueue(E e) { array.addLast(e); } //出队操作 @Override public E dequeue() { return array.removeFirst(); } //获取队首元素 @Override public E getFront() { return array.getFirst(); } //重写object类的toString方法 @Override public String toString() { StringBuilder res = new StringBuilder(); res.append("Queue:"); res.append("front [");//体现左侧为队首 for (int i = 0; i < array.getSize(); i++) { res.append(array.get(i)); if (i != array.getSize() - 1) { res.append(","); } } res.append("] tail");//体现右侧为队尾 return res.toString(); } }

3.测试

新建一个TestMain类，添加一个main函数来测试我们编写好的ArrayQueue类

相关代码如下：

package Queue; public class TestMain { public static void main(String[] args) { ArrayQueue<Integer> queue = new ArrayQueue<Integer>(); for (int i = 0; i < 10; i++) { queue.enqueue(i); System.out.println(queue); if(i%3==2){//每添加3个元素出队列一个 queue.dequeue(); System.out.println(queue); } } } }

对于第7行代码是测试入队列操作的，第10、11行代码的意思是每添加3个元素出队列一个元素。结果为：

三、数组队列的复杂度分析

对于出队的时间复杂度为O(n)的解释：

由于实现数组队列的底层是动态数组，入队操作就是通过数组下标一个个顺序追加，不需要移动元素，但是如果删除队头元素（removeFirst()方法），后面的元素就要往前移动，对应的时间复杂度就是O(n)。这样当有数组中有大量数据时性能肯定是不好的，下一节我们将进行改进，使得出队的时间复杂度为O(1)。

源码地址 github.com/FelixBin/dataStructure/tree/master/src/Queue

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希望本文所述对大家java程序设计有所帮助。