链表应用--基于链表实现队列--尾指针
链表应用--基于链表实现队列--尾指针
在开始栈的实现之前，我们再来看看关于链表的只在头部进行的增加、删除、查找操作，时间复杂度均为O(1)。
一、链表改进分析
对于队列这种数据结构，需要在线性结构的一端插入元素，另外一端删除元素。因此此时基于链表来实现队列，则有一端的时间复杂度为O(n)。因此我们不能使用之前已经实现的链表结构，我们需要改进我们的链表。思路如下：
1.参考在链表头部删除、增加元素的时间复杂度为O(1)的思路，我们在链表的尾部设立一个Node型的变量tail来记录链表的尾部在哪，此时再head端和tail端添加元素都是及其简单的，在head端删除元素也是及其简单的，但对于在tail端删除元素时，是无法在时间复杂度为O(1)的情况进行的，也就是从tail端删除元素时不容易的。
2.只在头部head删除元素（队首），在尾部tail端添加元素（队尾）。
3.由于在基于链表实现队列时不涉及到操作链表中间元素，此时我们改进的链表中，不在使用虚拟头节，因此也就可能造成在没有虚拟头节点的情况下，链表为空。
二、链表改进代码
前言，在写本小节之前，我们已经实现了一个基于静态数组的队列，转到查看。此处我们实现基于链表的队列。
在实现基于静态数组的队列的时候，我们已经新建了一个package，此时我们在该package下新建一个LinkedListQueue类，用来实现Queue接口，目录结构为：
1.Queue接口代码
package Queue;
public interface Queue<E> {
//获取队列中元素个数
int getSize();
//队列中元素是否为空
boolean isEmpty();
//入队列
void enqueue(E e);
//出队列
public E dequeue();
//获取队首元素
public E getFront();
}2.LinkedListQueue类
package Queue;
public class LinkedListQueue<E> implements Queue<E> {
//将Node节点设计成私有的类中类
private class Node<E> {
public E e;
public Node next;
//两个参数的构造函数
public Node(E e, Node next) {
this.e = e;
this.next = next;
}
//一个参数的构造函数
public Node(E e) {
this.e = e;
this.next = null;
}
//无参构造函数
public Node() {
this(null, null);
}
@Override
public String toString() {
return e.toString();
}
}
private Node<E> head, tail;
private int size;
//显示初始化
public LinkedListQueue() {
head = null;
tail = null;
size = 0;
}
//获取队列中节点个数
@Override
public int getSize() {
return size;
}
//队列中是否为空
@Override
public boolean isEmpty() {
return size == 0;
}
//链表尾部进队操作
@Override
public void enqueue(E e) {
if (tail == null) {
tail = new Node(e);
head = tail;
} else {
tail.next = new Node(e);
tail = tail.next;
}
size++;
}
//链表头部出队操作
@Override
public E dequeue() {
if (isEmpty()) {
throw new IllegalArgumentException("链表为空");
}
Node<E> retNode = head;
head = head.next;
retNode.next = null;
if (head == null) {//当链表只有一个元素时
tail = null;
}
size--;
return retNode.e;
}
//获取队首元素
@Override
public E getFront() {
if (isEmpty()) {
throw new IllegalArgumentException("链表为空");
}
return head.e;
}
//为了便于测试，重写object类toString()方法
@Override
public String toString() {
StringBuilder res = new StringBuilder();
res.append("Queue: front ");
Node<E> cur = head;
while (cur != null) {
res.append(cur + "->");
cur = cur.next;
}
res.append("NULL tail");
return res.toString();
}
}3.为了便于测试，在LinkedListQueue类中添加一个main函数
//测试用例
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) {//每添加3个元素出队列一个
queue.dequeue();
System.out.println(queue);
}
}
}4.结果为
结果分析：每进队3个元素出队列一个。
关于本小节，若您觉得还行、还过得去，记得给个推荐哦~，谢谢！！
本节源码 https://github.com/FelixBin/dataStructure/blob/master/src/Queue/LinkedListQueue.java