数据结构——队列的java实现(三)-使用单向链表以及实现

队列的链式存储结构及实现

定义：队列的链式存储结构，其实就是线性表的单链表，只不过，它只能尾进头出。我们把它简称为链队列。

队头指针指向链队列的头结点，队尾指针指向链队列的终端节点。

当队列为空时，front和rear都指向头结点，如图：

队列的链式存储结构-入队操作：

入队操作其实就是在链表尾部插入节点：

代码实现：

Queue.class

package code.ArrayCode;

public interface Queue<E> {

    int getSize();
    boolean isEmpty();
    void enqueue(E e);
    E dequeue();
    E getFront();

}

LinkedListQueue.class

package code.LinkedListCode;

import code.ArrayCode.Queue;

public class LinkedListQueue<E> implements Queue<E> {
    public class Node{
        public E e;
        public Node next;

        public Node(E e, Node next){
            this.e = e;
            this.next = next;
        }
        public Node(E e){
            this(e, null);
        }
        public Node(){
            this(null,null);
        }

        @Override
        public String toString(){
            return e.toString();
        }
    }

    private Node head, tail;
    private int size;

    public LinkedListQueue(){
        head = null;
        tail = null;
        size = 0;
    }

    public int getSize() {
        return size;
    }

    public boolean isEmpty() {
        return size ==0;
    }

    public void enqueue(E e) {
        if(tail == null){
            tail = new Node(e);
            head = tail;
        }else {
            //创建一个新的节点Node，然后tail.next指向这个新的节点，
            // 接着把tail设置成Node.next，维护tail指针的位置
            tail.next = new Node(e);
            tail = tail.next;
        }
        size++;
    }

    public E dequeue() {
        if (isEmpty()) {
            throw new IllegalArgumentException("Cannot dequeue from an empty queue.");
        }
        //retNode节点也就是出队元素所在节点应该是head这个位置所指的节点
        //retNode指向头节点head的下一个节点
        Node retNode = head;
        //新的head直接跳过retNode指向head的下一个节点
        head = head.next;
        //新的head为原来head的下一个节点，原来head为retNode
        retNode.next = null;
        //如果head下一个节点为null，则tail也为null
        if(head == null){
            tail = null;
        }
        return null;
    }

    public E getFront() {
        if (isEmpty()) {
            throw new IllegalArgumentException("Queue is empty.");
        }
        return head.e;
    }

    @Override
    public String toString(){
        StringBuilder res = new StringBuilder();
        res.append("Queue: front ");
        Node cur = head;
        while (cur != null){
            res.append(cur + "->");
            cur = cur.next;
        }
        res.append("NULL tail");
        return res.toString();

    }
}

Main.class

    public static void main(String[] args) {
        LinkedListQueue<Integer> queue = new LinkedListQueue<Integer>();
        for(int i =0 ; i < 10 ; i++){
            queue.enqueue(i);
            System.out.println(queue);
            if(i % 3 ==2){
                queue.dequeue();
                System.out.println(queue);
            }
        }
    }

测试结果：

Queue: front 0->NULL tail
Queue: front 0->1->NULL tail
Queue: front 0->1->2->NULL tail
Queue: front 1->2->NULL tail
Queue: front 1->2->3->NULL tail
Queue: front 1->2->3->4->NULL tail
Queue: front 1->2->3->4->5->NULL tail
Queue: front 2->3->4->5->NULL tail
Queue: front 2->3->4->5->6->NULL tail
Queue: front 2->3->4->5->6->7->NULL tail
Queue: front 2->3->4->5->6->7->8->NULL tail
Queue: front 3->4->5->6->7->8->NULL tail
Queue: front 3->4->5->6->7->8->9->NULL tail