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数据结构之队列 - 实现及应用
2023-06-18 04:45:58 深夜i     --     --
Java 队列 数组 链表 进程调度 多线程编程 Web应用

队列是一种常用的数据结构,它具有“先进先出”的特点。在Java中,队列的实现方式有多种,本文将介绍用数组及链表两种方式实现队列,并探讨它们的应用。

一、用数组实现队列

数组是一种顺序存储结构,所以通常用数组来实现队列时,需要考虑判断队列是否已满。以下是数组实现队列的Java代码:


public class ArrayQueue {

  private int[] arr;

  private int front; // 队头

  private int rear; // 队尾

  private int maxsize; // 队列最大容量

  public ArrayQueue(int maxsize) {

    this.maxsize = maxsize;

    arr = new int[maxsize];

    front = -1; // 头指针初始为-1

    rear = -1; // 尾指针初始为-1

  }

  public boolean isFull()

    return rear == maxsize - 1;

  

  public boolean isEmpty()

    return front == rear;

  

  public void add(int n) {

    if (isFull()) {

      throw new RuntimeException("队列已满,无法添加!");

    }

    rear++;

    arr[rear] = n;

  }

  public int get() {

    if (isEmpty()) {

      throw new RuntimeException("队列为空,无法取值!");

    }

    front++;

    return arr[front];

  }

}

二、用链表实现队列

链表是一种动态存储结构,因此用链表来实现队列时,不需要考虑队列是否已满的问题。以下是链表实现队列的Java代码:


public class LinkedQueue {

  private Node front; // 队头指针

  private Node rear; // 队尾指针

  public LinkedQueue()

    front = null; // 头指针初始为null

    rear = null; // 尾指针初始为null

  

  public boolean isEmpty()

    return front == null;

  

  public void add(int n) {

    Node newNode = new Node(n);

    if (rear == null)

      front = newNode;

     else

      rear.next = newNode;

    

    rear = newNode;

  }

  public int get() {

    if (isEmpty()) {

      throw new RuntimeException("队列为空,无法取值!");

    }

    int result = front.getData();

    front = front.next;

    if (front == null)

      rear = null;

    

    return result;

  }

  private static class Node {

    private int data; // 数据域

    private Node next; // 指针域

    public Node(int data)

      this.data = data;

      next = null;

    

    public int getData()

      return data;

    

  }

}

三、应用场景

队列的应用非常广泛,以下列举几个常见的应用场景:

1. 在操作系统中,进程调度通常采用队列的方式。将执行的进程插入队列中,然后按照“先进先出”的原则进行调度。

2. 在多线程编程中,任务队列用于存储将要执行的任务。每个线程从队列中取出任务进行执行,这样能够避免任务之间的冲突。

3. 在Web应用中,请求队列用于处理高并发的请求。将请求存入队列中,然后逐个进行处理,这样能够控制请求的处理速度,避免服务器崩溃。

四、关键词

Java、队列、数组、链表、进程调度、多线程编程、Web应用。

  
  

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