C# Queue 和Stack的实现
Queue 和Stack的使用就不用多说吧,一个是先进先出,一个是后进先出。 这里我主要关注其实现原理。
queue的实现如下:
public class Queue<T> : IEnumerable<T>,System.Collections.ICollection,IReadOnlyCollection<T> {
private T[] _array;
private int _head; // First valid element in the queue
private int _tail; // Last valid element in the queue
private int _size; // Number of elements.
public Queue(int capacity) {
if (capacity < )
ThrowHelper.ThrowArgumentOutOfRangeException(ExceptionArgument.capacity, ExceptionResource.ArgumentOutOfRange_NeedNonNegNumRequired);
_array = new T[capacity];
_head = ;
_tail = ;
_size = ;
}
public Queue(IEnumerable<T> collection)
{
if (collection == null)
ThrowHelper.ThrowArgumentNullException(ExceptionArgument.collection);
_array = new T[_DefaultCapacity];
_size = ;
_version = ;
using(IEnumerator<T> en = collection.GetEnumerator()) {
while(en.MoveNext()) {
Enqueue(en.Current);
}
}
}
public void Enqueue(T item) {
if (_size == _array.Length) {
int newcapacity = (int)((long)_array.Length * (long)_GrowFactor / );
if (newcapacity < _array.Length + _MinimumGrow) {
newcapacity = _array.Length + _MinimumGrow;
}
SetCapacity(newcapacity);
}
_array[_tail] = item;
_tail = (_tail + ) % _array.Length;
_size++;
_version++;
}
public T Dequeue() {
if (_size == )
ThrowHelper.ThrowInvalidOperationException(ExceptionResource.InvalidOperation_EmptyQueue);
T removed = _array[_head];
_array[_head] = default(T);
_head = (_head + ) % _array.Length;
_size--;
_version++;
return removed;
}
public bool Contains(T item) {
int index = _head;
int count = _size;
EqualityComparer<T> c = EqualityComparer<T>.Default;
while (count-- > ) {
if (((Object) item) == null) {
if (((Object) _array[index]) == null)
return true;
}
else if (_array[index] != null && c.Equals(_array[index], item)) {
return true;
}
index = (index + ) % _array.Length;
}
return false;
}
private void SetCapacity(int capacity) {
T[] newarray = new T[capacity];
if (_size > ) {
if (_head < _tail) {
Array.Copy(_array, _head, newarray, , _size);
} else {
Array.Copy(_array, _head, newarray, , _array.Length - _head);
Array.Copy(_array, , newarray, _array.Length - _head, _tail);
}
}
_array = newarray;
_head = ;
_tail = (_size == capacity) ? : _size;
_version++;
}
}
Stack的实现:
public class Stack<T> : IEnumerable<T>, System.Collections.ICollection,IReadOnlyCollection<T>
{
private T[] _array; // Storage for stack elements
private int _size; // Number of items in the stack. public Stack(int capacity) {
if (capacity < )
ThrowHelper.ThrowArgumentOutOfRangeException(ExceptionArgument.capacity, ExceptionResource.ArgumentOutOfRange_NeedNonNegNumRequired);
_array = new T[capacity];
_size = ;
_version = ;
} public Stack(IEnumerable<T> collection)
{
if (collection==null)
ThrowHelper.ThrowArgumentNullException(ExceptionArgument.collection); ICollection<T> c = collection as ICollection<T>;
if( c != null) {
int count = c.Count;
_array = new T[count];
c.CopyTo(_array, );
_size = count;
}
else {
_size = ;
_array = new T[_defaultCapacity]; using(IEnumerator<T> en = collection.GetEnumerator()) {
while(en.MoveNext()) {
Push(en.Current);
}
}
}
} public void Push(T item) {
if (_size == _array.Length) {
T[] newArray = new T[(_array.Length == ) ? _defaultCapacity : *_array.Length];
Array.Copy(_array, , newArray, , _size);
_array = newArray;
}
_array[_size++] = item;
_version++;
} public T Pop() {
if (_size == )
ThrowHelper.ThrowInvalidOperationException(ExceptionResource.InvalidOperation_EmptyStack);
_version++;
T item = _array[--_size];
_array[_size] = default(T); // Free memory quicker.
return item;
} public bool Contains(T item) {
int count = _size; EqualityComparer<T> c = EqualityComparer<T>.Default;
while (count-- > ) {
if (((Object) item) == null) {
if (((Object) _array[count]) == null)
return true;
}
else if (_array[count] != null && c.Equals(_array[count], item) ) {
return true;
}
}
return false;
}
}
Queue 和Stack都是依靠数组来实现,并且都有带int capacity的构造函数。假如我们定义一个数组长度为5,Queue 和Stack都添加了5个元素,现在需要移除2个元素,Queue 移除arr[0],arr[1]两个元素(移除通过下标_head+1完成的),Stack移除arr[4],arr[3]两个元素(通过_size-1完成的),现在再添加2个元素,Queue 的arr5个元素都已被占用,需要创建新的数组,并且把原先3,4,5个元素拷贝到新的数组里面,但是Stack就好很多,新增加的元素可以直接赋值到arr[3],arr[4],查找Contains方法的实现都是循环数组arr里面的每个元素
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