Deque(队列)
Deque
概述
一个线性 collection,支持在两端插入和移除元素。名称 deque 是“double ended queue(双端队列)”的缩写,通常读为“deck”。大多数
Deque
实现对于它们能够包含的元素数没有固定限制,但此接口既支持有容量限制的双端队列,也支持没有固定大小限制的双端队列。
特点
Deque
是一个Queue的子接口,是一个双端队列,支持在两端插入和移除元素deque
支持索引值直接存取。Deque
头部和尾部添加或移除元素都非常快速。但是在中部安插元素或移除元素比较费时。- 插入、删除、获取操作支持两种形式:快速失败和返回null或true/false
- 不推荐插入null元素,null作为特定返回值表示队列为空
常用方法
第一个元素(头部) | 最后一个元素(尾部) | |||
---|---|---|---|---|
抛出异常 | 特殊值 | 抛出异常 | 特殊值 | |
插入 | addFirst(e) |
offerFirst(e) |
addLast(e) |
offerLast(e) |
移除 | removeFirst() |
pollFirst() |
removeLast() |
pollLast() |
检查 | getFirst() |
peekFirst() |
getLast() |
peekLast() |
双向队列操作
插入元素
- addFirst(): 向队头插入元素,如果元素为null,则发生空指针异常
- addLast(): 向队尾插入元素,如果为空,则发生空指针异常
- offerFirst(): 向队头插入元素,如果插入成功返回true,否则返回false
- offerLast(): 向队尾插入元素,如果插入成功返回true,否则返回false
移除元素
- removeFirst(): 返回并移除队头元素,如果该元素是null,则发生NoSuchElementException
- removeLast(): 返回并移除队尾元素,如果该元素是null,则发生NoSuchElementException
- pollFirst(): 返回并移除队头元素,如果队列无元素,则返回null
- pollLast(): 返回并移除队尾元素,如果队列无元素,则返回null
获取元素
- getFirst(): 获取队头元素但不移除,如果队列无元素,则发生NoSuchElementException
- getLast(): 获取队尾元素但不移除,如果队列无元素,则发生NoSuchElementException
- peekFirst(): 获取队头元素但不移除,如果队列无元素,则返回null
- peekLast(): 获取队尾元素但不移除,如果队列无元素,则返回null
栈操作
pop(): 弹出栈中元素,也就是返回并移除队头元素,等价于removeFirst()
,如果队列无元素,则发生NoSuchElementException
push(): 向栈中压入元素,也就是向队头增加元素,等价于addFirst()
,如果元素为null,则发生NoSuchElementException,如果栈空间受到限制,则发生IllegalStateException
引用场景
- 满足FIFO场景时
- 满足LIFO场景时,曾经在解析XML按标签时使用过栈这种数据结构,但是却选择
Stack
类,如果在进行栈选型时,更推荐使用Deque
类,应为Stack
是线程同步
ArrayDeque
概述
Deque
接口的大小可变数组的实现。数组双端队列没有容量限制;它们可根据需要增加以支持使用。它们不是线程安全的;在没有外部同步时,它们不支持多个线程的并发访问。禁止 null 元素。此类很可能在用作堆栈时快于Stack
,在用作队列时快于LinkedList
。
特点
- 初始容量为16,每次扩容都会翻倍,并且容量一定是2^n。
public ArrayDeque() {
elements = new Object[16];
}
public ArrayDeque(int numElements) {
allocateElements(numElements);
}
private void allocateElements(int numElements) {
int initialCapacity = MIN_INITIAL_CAPACITY;
// Find the best power of two to hold elements.
// Tests "<=" because arrays aren't kept full.
if (numElements >= initialCapacity) {
initialCapacity = numElements;
initialCapacity |= (initialCapacity >>> 1);
initialCapacity |= (initialCapacity >>> 2);
initialCapacity |= (initialCapacity >>> 4);
initialCapacity |= (initialCapacity >>> 8);
initialCapacity |= (initialCapacity >>> 16);
initialCapacity++;
if (initialCapacity < 0) // Too many elements, must back off
initialCapacity >>>= 1;// Good luck allocating 2 ^ 30 elements
}
elements = new Object[initialCapacity];
}
>>>
是无符号右移操作,|
是位或操作,经过五次右移和位或操作可以保证得到大小为 2^n-1 的数。最后在自增一,就是 2^n。
- 增加或删除(head)
public void addFirst(E e) {
if (e == null)
throw new NullPointerException();
elements[head = (head - 1) & (elements.length - 1)] = e;//注意点
if (head == tail)
doubleCapacity();
}
elements[head = (head - 1) & (elements.length - 1)] = e;
当head为0时,实际上是11111111&00001111,结果是00001111,也就是物理数组的尾部15;当head增长如head+1超过物理数组长度如16时,实际上是00010000&00001111,结果00000000,也就是0,这样就回到了物理数组的头部.
相当于head初始值0时,第一次就将head指针定位到数组末尾了,然后指针从后向前移动。
而addLast就与之相反,控制tail指针,从前向后移动。当tail和head相遇了就说明空间已经满了。(就像一个圆环结构)
以上
@Fzxey
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