数据结构算法-栈、队列、优先队列、双端队列(三)

原文链接: https://www.cnblogs.com/bigroc/p/14212875.html

一、Stack (栈)

1、数据结构

  Stack是栈。它的特性是:先进后出(FILO, First In Last Out) 后进先出(Last in - First out)。java工具包中的Stack是继承于Vector(矢量队列)的,由于Vector是通过数组实现的,这就意味着,Stack也是通过数组实现的,而非链表。当然,我们也可以将LinkedList当作栈来使用。
数据结构算法-栈、队列、优先队列、双端队列(三)

2、Stack的继承关系

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3、时间复杂度

操作 时间复杂度
lookup O(n)
insert O(1)
delete O(1)

4、源码实现

Stack 继承自 Vector 底层为动态数组实现

   /**
     * 向栈顶添加元素
     * Pushes an item onto the top of this stack. This has exactly
     * the same effect as:
     * <blockquote><pre>
     * addElement(item)</pre></blockquote>
     *
     * @param   item   the item to be pushed onto this stack.
     * @return  the <code>item</code> argument.
     * @see     java.util.Vector#addElement
     */
    public E push(E item) {
        addElement(item); // Vector 中的新增方法

        return item;
    }

   /**
     * Removes the object at the top of this stack and returns that
     * object as the value of this function.
     * 查看栈顶元素并删除
     * @return  The object at the top of this stack (the last item
     *          of the <tt>Vector</tt> object).
     * @throws  EmptyStackException  if this stack is empty.
     */
    public synchronized E pop() {
        E       obj;
        int     len = size();

        obj = peek();
        removeElementAt(len - 1); // Vector 中的按照下标移除元素的方法

        return obj;
    }
    /**
     * Looks at the object at the top of this stack without removing it
     * from the stack.
     * 查看栈顶元素但不删除
     * @return  the object at the top of this stack (the last item
     *          of the <tt>Vector</tt> object).
     * @throws  EmptyStackException  if this stack is empty.
     */
    public synchronized E peek() {
        int len = size();
        if (len == 0)
            throw new EmptyStackException();
        return elementAt(len - 1);
    }
    // 栈是否为空
    public boolean empty() {
        return size() == 0;
    }

    // 查找“元素o”在栈中的位置:由栈底向栈顶方向数
    public synchronized int search(Object o) {
        // 获取元素索引,elementAt()具体实现在Vector.java中
        int i = lastIndexOf(o);
        if (i >= 0) {
            return size() - i;
        }
        return -1;
    }

Java 的 Stack 源码

二、Queue (队列)

1、数据结构

First in - First out(先进先出 FIFO)
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2、时间复杂度

操作 时间复杂度
lookup O(n)
insert O(1)
delete O(1)

3、源码实现

//接口Queue:
public interface Queue<E> extends Collection<E> {
    //将指定元素插入到队列的尾部(队列满了话,会抛出异常)
    boolean add(E e);

    //将指定元素插入此队列的尾部(队列满了话,会返回false)
    boolean offer(E e);

    /返回取队列头部的元素,并删除该元素(如果队列为空,则抛出异常)
    E remove();

    //返回队列头部的元素,并删除该元素(如果队列为空,则返回null)
    E poll();

    //返回队列头部的元素,不删除该元素(如果队列为空,则抛出异常)
    E element();

    //返回队列头部的元素,不删除该元素(如果队列为空,则返回null)
    E peek();
}

Java 的 Queue 源码

三、Deque (Double-Ended Queue 双端队列)

1、数据结构

线性集合,支持两端插入和移除元素。名称deque是“双端队列(double ended queue)”的缩写。
也可以理解为 Queue 与 Stack 的结合体,可以从头部 Push 或者 Pop 元素,也可以在尾部 Push 或者 Pop 元素,两端可以进出的队列
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2、Deque 的继承关系

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3、方法摘要

First Element (Head) Last Element (Tail)
Throws exception Special value Throws exception Special value
Insert(插入操作) addFirst(e) offerFirst(e) addLast(e) offerLast(e)
Remove(移除操作) removeFirst() pollFirst() removeLast() pollLast()
Examine(检索操作) getFirst() peekFirst() getLast() peekLast()

4、时间复杂度

操作 时间复杂度
lookup O(n)
insert O(1)
delete O(1)

5、源码实现

Java 的 Deque 源码

四、Priority Queue (优先队列)️

1、数据结构

底层具体实现的数据结构较为多样复杂可以使用 heap、bst(binary search tree)、treap

2、时间复杂度

操作 时间复杂度
插入 O(1)
取出 O(logN)

3、源码实现 & 文档

它的使用与队列几乎没有区别,只不过我们在取元素的时候需要注意都是取优先级最高的,优先级怎么定义?我们只需要将元素取实现 comparator (比较器)就可以由大到小由小到大 再或者 自己定义某个字段优先等等。
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Java 的 PriorityQueue 文档
Java 的 PriorityQueue 源码

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