【java提高】---queue集合

queue集合

什么是Queue集合？

答：Queue用于模拟队列这种数据结构。队列通常是指“先进先出（FIFO）”的容器。队列的头部保存在队列中存放时间最长的元素，尾部保存存放时间最短的元素。

新元素插入到队列的尾部，取出元素会返回队列头部的元素。通常，队列不允许随机访问队列中的元素。

一、认识queue

1、Queue 方法介绍

从上面来看，Queue（队列）接口继承自Collection，用来表示内部元素具有先后顺序的集合。除了基本的集合操作外，队列还提供了其他插入、删除和检查操作。Queue接口定义如下：

public interface Queue<E> extends Collection<E> {
        E element();
        boolean offer(E e);
        E peek();
        E poll();
        E remove();
  }

每一个队列相关方法都提供了两种形式：一种如果操作失败抛出异常，另一种如果操作失败返回一个特殊值（null或false）。

Queue接口结构如下图所示：

操作	抛出异常	返回特殊值
插入	add(e)	offer(e)
移除	remove()	poll()
检查	element()	peek()

(1).add(E), offer(E) 在尾部添加:

他们的共同之处是建议实现类禁止添加 null 元素，否则会报空指针 NullPointerException；

不同之处在于 add() 方法在添加失败（比如队列已满）时会报 一些运行时错误 错；而 offer() 方法即使在添加失败时也不会奔溃，只会返回 false。

(2)remove(), poll() 删除并返回头部

当队列为空时 remove() 方法会报 NoSuchElementException 错; 而 poll() 不会奔溃，只会返回 null。

(3)element(), peek() 获取但不删除

当队列为空时 element() 抛出异常；peek() 不会奔溃，只会返回 null。

2、其它

(1)虽然 LinkedList 没有禁止添加 null，但是一般情况下 Queue 的实现类都不允许添加 null 元素，因为 poll(), peek() 方法在异常的时候会返回 null，你添加了 null　以后，当获取时不好分辨究竟是否正确返回。

(2)Queue 一般都是 FIFO 的，但是也有例外，比如优先队列 priority queue（它的顺序是根据自然排序或者自定义 comparator 的）；再比如 LIFO 的队列（跟栈一样，后来进去的先出去）。

(3)不论进入、出去的先后顺序是怎样的，使用 remove()，poll() 方法操作的都是 头部 的元素；而插入的位置则不一定是在队尾了，不同的 queue 会有不同的插入逻辑。

二、PriorityQueue实现类

PriorityQueue是一个比较标准的队列实现类。PriorityQueue保存队列元素的顺序并不是按加入队列的顺序，而是按队列元素的大小进行重新排列。因此当调用peek()方法或者poll()方法取出队

列中的元素时，并不是取出最先进入队列的元素，而是取出队列中最小的元素。

1、PriorityQueue的排序方式

PriorityQueue中的元素可以默认自然排序（也就是数字默认是小的在队列头，字符串则按字典序排列）或者通过提供的Comparator（比较器）在队列实例化时指定的排序方式。

（1）小案例

PriorityQueue<Integer> qi = new PriorityQueue<Integer>();
        qi.offer(5);
        qi.offer(2);
        qi.offer(1);
        qi.offer(10);
        qi.offer(3);
        while (!qi.isEmpty()){
          System.out.print(qi.poll() + ",");
        }
        System.out.println();
        //采用降序排列的方式，越小的越排在队尾
        Comparator<Integer> cmp = new Comparator<Integer>() {
          public int compare(Integer e1, Integer e2) {
            return e2 - e1;
          }
        };
        //这里是初始容量3，当我们超过3个会自动扩容，所以说它是个无边界容器
        PriorityQueue<Integer> q2 = new PriorityQueue<Integer>(3,cmp);
        q2.offer(2);
        q2.offer(8);
        q2.offer(9);
        q2.offer(1);
        while (!q2.isEmpty()){
              System.out.print(q2.poll() + ",");
            }

输出结果：

由此可以看出，默认情况下PriorityQueue采用自然排序。指定Comparator的情况下，PriorityQueue采用指定的排序方式。

注意：当PriorityQueue中没有指定Comparator时，加入PriorityQueue的元素必须实现了Comparable接口（即元素是可比较的），否则会导致 ClassCastException。

（比如你放入的是对象，那么必须指定Comparator，因为对象是无法比较的）

2、 PriorityQueue特性

(1)队列元素根据自然排序或者根据具体的比较器排序

(2)实例化时若未指定初始容量，默认容量为11

(3)自动扩容。如果容量小于64，两倍增长扩容；否则增长50%

(4)无边界容器

(5)不支持null元素

(6)非线程安全

(7)支持被序列化

(8)入队出队的时间复杂度O(log(n))

有关Dueue接口与ArrayDeque实现类和LinkedList实现类以后用到了再写他们。

现在只要知道：

(1)Deque接口是Queue接口的子接口，它代表一个双端队列。

(2)LinkedList是List接口的实现类，因此它可以是一个集合，可以根据索引来随机访问集合中的元素。此外，它还是Duque接口的实现类，因此也可以作为一个双端队列，或者栈来使用。

想太多，做太少，中间的落差就是烦恼。想没有烦恼，要么别想，要么多做。少校【13】