Java语言程序设计——篇十一（4）

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Queue接口和Deque接口

Queue接口是Collection的子接口，以先进先出（First-In-First-Out，FIFO）的方式排列其元素，称为队列(queue)。

• Queue接口的常用方法(两组)：

//操作失败抛出异常
boolean add(E e)E remove()E element()
//操作失败不抛出异常boolean offer(E e)E poll()E peek()

• Deque接口实现双端队列，它支持从两端插入和删除元素，它同时实现了Stack和Queue的功能。
• 基本操作方法，如下表所示。

操作类型	队首元素操作	队尾元素操作
插入元素	addFirst(e) offerFirst(e)	addLast(e) offerLast(e)
删除元素	removeFirst() pollFirst()	removeLast() pollLast()
返回元素	getFirst() peekFirst()	getLast() peekLast()

ArrayDeque和LinkedList类

• ArrayDeque类和LinkedList类是Deque的实现类，前者是可变数组的实现，后者是线性链表的实现。
• 可以使用增强的for循环和迭代器访问Deque的元素。

实战演练

例：ArrayDequeDemo.java

import java.util.*;
public class ArrayDequeDemo {
public static void main(String[] args) {
int[] elements = { 1, 2, 3, 0, 7, 8, 9 };
ArrayDeque<Integer> queue = new ArrayDeque<>();
queue.addFirst(5);   // 将元素5添加到队列queue中
// 将数组中的前三个元素添加到queue
for (int i = 0; i < 3; i++)queue.addFirst(elements[i]);
// 将数组中的后三个元素添加到queue
for (int i = 4; i < 7; i++)queue.offerLast(elements[i]);
// 访问queue中的每个元素
for (Integer v : queue)System.out.print(v + "  ");
System.out.println("\nsize = " + queue.size());
}
}

• 如果需要经常在线性表内添加或删除元素，使用LinkedList类实现的列表的效率较高。
• LinkedList类的构造方法
• ①public LinkedList( )：创建空的链表
• ②public LinkedList(Collection c)：用集合c中的元素创建一个链表
  【注意】创建LinkedList对象不需要指定初始容量
• LinkList类同时实现了List接口和Queue接口。
            LinkedList类的常用方法

常用方法	功能说明
public void addFirst(E e)	将元素e插入到列表的开头
public void addLast(E e)	将元素e添加到列表的末尾
public E getFirst( )	返回列表中的第一个元素
public E getLast( )	返回列表中的最后一个元素
public E removeFirst( )	删除并返回列表中的第一个元素
public E removeLast( )	删除并返回列表中的最后一个元素

实战演练

【例】利用LinkedList构造一个先进后出的栈。

import java.util.*;
class StringStack
{private LinkedList<String> ld=new LinkedList<String>();public void push(String name){ld.addFirst(name);}public String pop(){return ld.removeFirst();}public boolean isEmpty(){return ld.isEmpty();}
}
public class LinkedListDemo{public static void main(String[] args) {Scanner sc=new Scanner(System.in);StringStack stack=new StringStack();System.out.println("请输入数据(quit结束)");while(true){String input=sc.next();if(input.equals("quit"))break;stack.push(input);}System.out.println("先进后出的顺序：");while(!stack.isEmpty())System.out.print(stack.pop()+"  ");}
}

集合转换

1️⃣可将Collection转换成不同类型的集合。

public ArrayList(Collection c)
public HashSet(Collection c)
public LinkedList(Collection c)

2️⃣可将Queue对象转换成一个List。

Queue<String> queue = new LinkedList<>();queue.add("hello");queue.add("world");//hello,worldList<String> myList = new ArrayList<>(queue);

3️⃣可将List对象转换成Set对象。

 Set<String> set = new HashSet<>(myList);//world,hello

综合实例

我们可以将Queue的示例复杂化一些，通过引入更多的功能和逻辑来展示Queue在实际应用中的潜力。该示例模拟了一个简单的银行客户队列系统，其中包括多个窗口（虽然在这个示例中我们主要关注一个队列），客户入队、出队以及查询队列状态等功能。

import java.util.LinkedList;  
import java.util.Queue;  public class BankQueueSystem {  private Queue<Customer> queue = new LinkedList<>();  // 假设这是银行的一个客户类  static class Customer {  private String name;  private int ticketNumber; // 假设这是客户的排队号  public Customer(String name, int ticketNumber) {  this.name = name;  this.ticketNumber = ticketNumber;  }  @Override  public String toString() {  return "Customer{" +  "name='" + name + '\'' +  ", ticketNumber=" + ticketNumber +  '}';  }  }  // 客户入队  public void enqueueCustomer( customer) {  synchronized (queue) {  // 在实际应用中，这里可能需要更复杂的逻辑来分配ticketNumber  queue.offer(customer);  System.out.println(customer.name + " 加入队列，当前位置：" + customer.ticketNumber);  // 注意：这里的ticketNumber只是为了示例，实际上在队列中通常不直接存储位置信息  }  }  // 客户出队（服务完成）  public Customer dequeue() {  synchronized (queue) {  if (queue.isEmpty()) {  System.out.println("队列为空，没有客户可以服务。");  return null;  }  Customer customer = queue.poll();  System.out.println(customer.name + " 离开队列，服务完成。");  return customer;  }  }  // 显示队列状态  public void showQueueStatus() {  synchronized (queue) {  if (queue.isEmpty()) {  System.out.println("队列为空。");  } else {  System.out.println("当前队列中的客户：");  for (Customer customer : queue) {  System.out.println(customer);  }  }  }  }  public static void main(String[] args) {  BankQueueSystem bankQueue = new BankQueueSystem();  // 模拟客户入队  bankQueue.enqueue(new Customer("Alice", 1));  bankQueue.enqueue(new Customer("Bob", 2));  bankQueue.enqueue(new Customer("Charlie", 3));  // 显示队列状态  bankQueue.showQueueStatus();  // 模拟服务过程，客户出队  bankQueue.dequeue();  bankQueue.dequeue();  // 再次显示队列状态  bankQueue.showQueueStatus();  // 尝试出队一个不存在的客户（队列为空）  bankQueue.dequeue();  }  
}

在这个示例中，我们创建了一个BankQueueSystem类，它内部维护了一个Queue 来存储银行客户。我们定义了一个Customer内部类来表示客户，包含客户的名字和一个假设的排队号（ticketNumber），但在实际队列操作中，我们通常不直接在队列元素中存储位置信息，这里只是为了示例目的。

我们为BankQueueSystem类添加了三个方法：enqueue用于客户入队，dequeue用于客户出队（即服务完成），showQueueStatus用于显示当前队列的状态。在main方法中，我们模拟了客户的入队和出队过程，并展示了队列状态的变化。
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