目录

一、概念

二、队列

2.1队列的概念、

2.1单链表模拟实现队列

2.2双链表模拟实现队列

2.3队列的使用

2.4循环队列

 2.4.1设计环形队列

三、双端队列

四、面试题

4.1用队列实现栈

4.2栈实现队列

一、概念

队列：只允许在一端进行插入数据操作，在另一端进行删除数据操作的特殊线性表，队列具有先进先出FIFO(FirstIn First Out)

入队列：进行插入操作的一端称为队尾（Tail/Rear）

出队列：进行删除操作的一端称为队头（Head/Front）

二、队列

2.1队列的概念

在Java中，Queue是个接口，底层是通过链表实现的。

 注意：Queue是个接口，在实例化时必须实例化LinkedList的对象，因为LinkedList实现Queue接口。

2.1单链表模拟实现队列

public class MyQueue {static class ListNode{private int value;private ListNode next;public ListNode(int val){this.value=value;}}public ListNode head;public ListNode last;public int usedSize;public void offer(int val){ListNode node=new ListNode(val);if(head==null){head=node;last=node;}else{last.next=node;last=last.next;}}public int poll(){if(head==null){return -1;}int val=-1;if(head.next==null){val=head.value;head=null;last=null;return val;}val=head.value;head=head.next;usedSize--;return val;}public int peek(){if(head==null){return -1;}return head.value;}
}

2.2双链表模拟实现队列

public class Queue {// 双向链表节点public static class ListNode{ListNode next;ListNode prev;int value;ListNode(int value){this.value = value;}}ListNode first; // 队头ListNode last; // 队尾int size = 0;// 入队列---向双向链表位置插入新节点public void offer(int e){ListNode newNode = new ListNode(e);if(first == null){first = newNode;
// last = newNode;}else{last.next = newNode;newNode.prev = last;
// last = newNode;}last = newNode;size++;}// 出队列---将双向链表第一个节点删除掉public int poll(){
// 1. 队列为空
// 2. 队列中只有一个元素----链表中只有一个节点---直接删除
// 3. 队列中有多个元素---链表中有多个节点----将第一个节点删除int value = 0;if(first == null){return -1;}else if(first == last){last = null;first = null;}else{value = first.value;first = first.next;first.prev.next = null;first.prev = null;}--size;return value;}// 获取队头元素---获取链表中第一个节点的值域public int peek(){if(first == null){return -1;}return first.value;}public int size() {return size;}public boolean isEmpty(){return first == null;}
}

2.3队列的使用

public static void main(String[] args) {Queue<Integer> q = new LinkedList<>();q.offer(1);q.offer(2);q.offer(3);q.offer(4);q.offer(5); // 从队尾入队列System.out.println(q.size());System.out.println(q.peek()); // 获取队头元素q.poll();System.out.println(q.poll()); // 从队头出队列，并将删除的元素返回if(q.isEmpty()){System.out.println("队列空");}else{System.out.println(q.size());}}

2.4循环队列

实际中我们有时还会使用一种队列叫循环队列。如操作系统课程讲解生产者消费者模型时可以就会使用循环队列。环形队列通常使用数组实现。

 力扣链接：环形队列

 2.4.1设计环形队列

设计你的循环队列实现。 循环队列是一种线性数据结构，其操作表现基于 FIFO（先进先出）原则并且队尾被连接在队首之后以形成一个循环。它也被称为“环形缓冲器”。

循环队列的一个好处是我们可以利用这个队列之前用过的空间。在一个普通队列里，一旦一个队列满了，我们就不能插入下一个元素，即使在队列前面仍有空间。但是使用循环队列，我们能使用这些空间去存储新的值。

你的实现应该支持如下操作：

• MyCircularQueue(k): 构造器，设置队列长度为 k 。
• Front: 从队首获取元素。如果队列为空，返回 -1 。
• Rear: 获取队尾元素。如果队列为空，返回 -1 。
• enQueue(value): 向循环队列插入一个元素。如果成功插入则返回真。
• deQueue(): 从循环队列中删除一个元素。如果成功删除则返回真。
• isEmpty(): 检查循环队列是否为空。
• isFull(): 检查循环队列是否已满。

示例：

• MyCircularQueue circularQueue = new MyCircularQueue(3); // 设置长度为 3
• circularQueue.enQueue(1);  // 返回 true
• circularQueue.enQueue(2);  // 返回 true
• circularQueue.enQueue(3);  // 返回 true
• circularQueue.enQueue(4);  // 返回 false，队列已满
• circularQueue.Rear();  // 返回 3
• circularQueue.isFull();  // 返回 true
• circularQueue.deQueue();  // 返回 true
• circularQueue.enQueue(4);  // 返回 true
• circularQueue.Rear();  // 返回 4

提示：

• 所有的值都在 0 至 1000 的范围内；
• 操作数将在 1 至 1000 的范围内；
• 请不要使用内置的队列库。

class MyCircularQueue {private int[] elem;private int rear;//队尾private int front;//对头public MyCircularQueue(int k) {this.elem=new int[k+1];}public boolean enQueue(int value) {if(isFull()){return false;}elem[rear]=value;rear=(rear+1)%elem.length;return true;}public boolean deQueue() {if(isEmpty()){return false;}front=(front+1)%elem.length;return true;}//得到队头元素public int Front() {if(isEmpty()){return -1;}return elem[front];}public int Rear() {if(isEmpty()){return -1;}int index = (rear == 0) ? elem.length-1 : rear-1;return elem[index];}public boolean isEmpty() {return rear==front;}public boolean isFull() {return (rear+1)%elem.length==front;}
}

三、双端队列

双端队列（deque）是指允许两端都可以进行入队和出队操作的队列，deque 是 “double ended queue” 的简称。那就说明元素可以从队头出队和入队，也可以从队尾出队和入队。

 Deque是一个接口，使用时必须创建LinkedList的对象。

 在实际工程中，使用Deque接口是比较多的，栈和队列均可以使用该接口。

Deque<Integer> stack = new ArrayDeque<>();//双端队列的线性实现
Deque<Integer> queue = new LinkedList<>();//双端队列的链式实现

四、面试题

4.1用队列实现栈

：队列实现栈

请你仅使用两个队列实现一个后入先出（LIFO）的栈，并支持普通栈的全部四种操作（push、top、pop 和 empty）。

实现 MyStack 类：

• void push(int x) 将元素 x 压入栈顶。
• int pop() 移除并返回栈顶元素。
• int top() 返回栈顶元素。
• boolean empty() 如果栈是空的，返回 true ；否则，返回 false 。

注意：

你只能使用队列的基本操作 —— 也就是 push to back、peek/pop from front、size 和 is empty 这些操作。
你所使用的语言也许不支持队列。 你可以使用 list （列表）或者 deque（双端队列）来模拟一个队列 , 只要是标准的队列操作即可。

public class MyStack {private int[] elem;private int usedSize;public MyStack() {this.elem = new int[5];}//压栈public void push(int val) {if(isFull()) {elem = Arrays.copyOf(elem,2*elem.length);}elem[usedSize] = val;usedSize++;}public boolean isFull() {return usedSize == elem.length;}//出栈public int pop() {//1、判断栈不为空if(empty()) {//抛出异常！！throw new StackEmptyException("栈为空！");}//2、开始删除return elem[--usedSize];}//获取栈顶元素public int peek() {//1、判断栈不为空if(empty()) {//抛出异常！！throw new StackEmptyException("栈为空！");}//2、开始删除return elem[usedSize-1];}public boolean empty() {return usedSize == 0;}
}

4.2栈实现队列

：栈实现队列

请你仅使用两个栈实现先入先出队列。队列应当支持一般队列支持的所有操作（push、pop、peek、empty）：

实现 MyQueue 类：

• void push(int x) 将元素 x 推到队列的末尾
• int pop() 从队列的开头移除并返回元素
• int peek() 返回队列开头的元素
• boolean empty() 如果队列为空，返回 true ；否则，返回 false

说明：

你 只能 使用标准的栈操作 —— 也就是只有 push to top, peek/pop from top, size, 和 is empty 操作是合法的。
你所使用的语言也许不支持栈。你可以使用 list 或者 deque（双端队列）来模拟一个栈，只要是标准的栈操作即可。

import java.util.Stack;class MyQueue {private Stack<Integer> s1;private Stack<Integer> s2;public MyQueue() {s1 = new Stack<>();s2 = new Stack<>();}public void push(int x) {s1.push(x);}public int pop() {if(!s2.empty()) {return s2.pop();}else {while(!s1.empty()) {int val = s1.pop();s2.push(val);}return s2.pop();}}public int peek() {if(!s2.empty()) {return s2.peek();}else {while(!s1.empty()) {int val = s1.pop();s2.push(val);}return s2.peek();}}public boolean empty() {return s1.empty() && s2.empty();}
}

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