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自己动手实现java数据结构(四)双端队列

发布时间:2021-04-02 08:20:39 所属栏目:站长百科 来源:网络整理
导读:副标题#e# 1.双端队列介绍 在介绍双端队列之前,我们需要先介绍队列的概念。和栈相对应,在许多算法设计中,需要一种"先进先出(First Input First Output)"的数据结构,因而一种被称为"队列(Queue)"的数据结构被抽象了出来(因为现实中的队列,就是先进先出的

扩容代码的实现:  

   
     * 内部数组扩容
     *  expand(){
        :::内部数组 扩容两倍
        int elementsLength = .elements.length;
        Object[] newElements = new Object[elementsLength * EXPAND_BASE];

        :::将"head -> 数组尾部"的元素 复制在新数组的前面 (tips:使用System.arraycopy效率更高)
        for(int i=this.head,j=0; i<elementsLength; i++,j++){
            newElements[j] = .elements[i];
        }

        :::将"0 -> head"的元素 复制在新数组的后面 (tips:使用System.arraycopy效率更高)
        int i=0,j=elementsLength-this.head; i<this.head; i++,1)">:::初始化head,tail下标
        this.tail = :::内部数组指向 新扩容的数组
        this.elements = newElements;
    }

  扩容操作时间复杂度:

  动态扩容的操作由于需要进行内部数组的整体copy,其时间复杂度是O(n)。

  但是站在全局的角度,动态扩容只会在入队操作导致空间不足时偶尔的被触发,整体来看,动态扩容的时间复杂度为O(1)。

3.1.6 其它接口实现:

 size() {
        return getMod(tail - head);
    }

    @Override
     isEmpty() {
        :::当且仅当 头尾下标相等时 队列为空
        return (head == tail);
    }

    @Override
     clear() {
        int head = .head;
        int tail = .tail;

        while(head !=this.elements[head] = ;
            head = getMod(head + 1);
        }

        ;
    }

    @Override
    public Iterator<E> iterator() {
        return  Itr();
    }

3.1.7 基于数组的双端队列——迭代器实现:

  迭代器从头部元素开始迭代,直至尾部元素终止。

  值得一提的是,虽然队列的api接口中没有提供直接删除队列中间(非头部、尾部)的元素,但是迭代器的remove接口却依然允许这种操作。由于必须要时刻保持队列内元素排布的连续性,因此在删除队列中间的元素后,需要整体的移动其他元素。

  此时,有两种选择:

    方案一:将"头部下标"到"被删除元素下标"之间的元素整体向右平移一位

    方案二:将"被删除元素下标"到"尾部下标"之间的元素整体向左平移一位

  我们可以根据被删除元素所处的位置,计算出两种方案各自需要平移元素的数量,选择平移元素数量较少的方案,进行一定程度的优化。

队列迭代器的remove操作中存在一些细节值得注意,我们使用一个简单的例子来帮助理解:

  1. 当前队列在迭代时需要删除元素"7"(红色元素),采用方案一需要整体平移(1,2,3,4,5,6)六个元素,而方案二只需要整体平移(8,9,10,11,12)五个元素。因此采用平移元素更少的方案二,

  2. 这时由于(8,9,10,11,12)五个元素被物理上截断了,所以主要分三个步骤进行平移。

    第一步: 先将靠近尾部的 (8,9)两个元素整体向左平移一位(蓝色元素)

    第二步: 将内部数组头部的元素(10),复制到内部数组的尾部(粉色元素)

    第三部 :? 将剩下的元素(11,12),整体向左平移一位(绿色元素)

remove操作执行前:

自己动手实现java数据结构(四)双端队列

remove操作执行后:

自己动手实现java数据结构(四)双端队列

迭代器代码实现:

(编辑:网站开发网_盐城站长网 )

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