

考虑到需要扩容,所以我们使用ArrayList最为底层的动态数组支持。
interface Stack<E> {
//获取栈的大小
fun getSize(): Int
//栈是否为null
fun isEmpty(): Boolean
//出栈
fun pop(): E
//获取栈尾元素
fun peek(): E
}
class ArrayStack<E>(private val capacity: Int = 10) : Stack<E> {
private val array = ArrayList<E>(capacity)
override fun getSize(): Int {
return array.size
}
override fun isEmpty(): Boolean {
return array.isEmpty()
}
override fun pop(): E {
return array.removeLast()
}
override fun peek(): E {
return array[getSize() - 1]
}
fun getCapacity(): Int {
return capacity
}
fun push(e: E) {
array.add(e)
}
override fun toString(): String {
val res = StringBuilder("Stack:")
res.append("Stack:").append("[")
if (array.isNotEmpty()) {
array.forEach {
res.append("$it,")
}
res.deleteCharAt(res.length - 1)
}
res.append("] top ")
return res.toString()
}
}
interface Queue<E> {
fun enqueue(e: E) //复杂度 O(1)
/** 移除队首元素 */
fun dequeue(): E //复杂度 O(n)
/** 获取队首元素 */
fun getFront(): E //复杂度 O(1)
/** 获取队列大小 */
fun getSize(): Int //复杂度 O(1)
/** 判断队列是否为null */
fun isEmpty(): Boolean //复杂度 O(1)
}
class ArrayQueue<E>(private val initialCapacity) : Queue<E> {
private var array = ArrayList<E>(initialCapacity)
override fun enqueue(e: E) {
array.add(e)
}
override fun dequeue(): E {
return array.removeFirst()
}
override fun getFront(): E {
return array.first()
}
override fun getSize(): Int {
return array.size
}
override fun isEmpty(): Boolean {
return array.isEmpty()
}
override fun toString(): String {
val res = StringBuilder()
res.append("Queue:")
res.append("front [")
if (array.isNotEmpty()) {
array.forEach {
res.append(it)
res.append(",")
}
res.deleteCharAt(res.length - 1);
}
res.append("] tail")
return res.toString()
}
fun getCapacity(): Int {
return initialCapacity
}
}虽然我们上面实现了普通队列,但是普通的队列也有存在性能问题,比如当我们移除队首元素时,算法复杂度为O(n),这是我们不能接受的。
要改掉上面的问题,首先思考🤔,我们需要什么?
当删除队首元素时,如果直接移动整个队列,效率势必最低,这个时候如何才能不移动队列中元素位置,还能便于下次删除队首时,能准确找到呢?
我们可以增加 两个变量,队首和队尾的下标位置,这样我们只需要每次删除队首时改变 队首当前下标,入队时,改变队尾下标。但是相应的,我们也需要考虑到数组的扩容与相应的缩容,所以我们使用循环队列来解决这个问题。
class LoopQueue<E : Any>(private val capacity: Int = 10) : Queue<E?> {
var data = arrayOfNulls<Any>(capacity + 1) as Array<E?>
//队首下标
private var front = 0
//队尾下标
private var tail = 0
//当前数据长度
private var size = 0
//实际容量位置
private var arraySize = data.size
override fun enqueue(e: E?) {
//大于数组长度,扩容
if ((tail + 1) % arraySize == front) {
resize(capacity * 2)
}
arraySize = data.size
//入队
data[tail] = e
//确定队尾位置
tail = (tail + 1) % arraySize
//增加数据长度
++size
}
private fun resize(newCapacity: Int) {
//扩容大小为传入容量+1,因为我们一定会浪费一个空间
val newData = arrayOfNulls<Any>(newCapacity + 1) as Array<E?>
//先确定当前容量大小
arraySize = data.size
//遍历旧数据源,存入新数组
// it+front原因很简单,从 原队首 位置开始遍历相加
(0..size).forEach {
newData[it] = data[(it + front) % arraySize]
}
data = newData
//新队首位置为0
front = 0
//新队尾位置为原数组的长度
tail = size
}
override fun dequeue(): E? {
//容错判断
if (isEmpty()) throw IllegalArgumentException("队列为null")
//拿到队首位置
val ret = data[front]
data[front] = null
//移动队首位置
front = (front + 1) % arraySize
--size
//缩容
if (size == capacity / 4 && capacity / 2 != 0) resize(capacity / 2)
return ret
}
override fun getFront(): E? {
if (isEmpty()) throw IllegalArgumentException("队列为null")
return data[front]
}
override fun getSize(): Int {
return size
}
override fun isEmpty(): Boolean {
return front == tail
}
override fun toString(): String {
val res = StringBuilder().append("Queue:").append("front [")
if (!isEmpty()) {
//数据打印除重
data.filterNotNull().forEach {
res.append(it).append(",")
}
res.deleteCharAt(res.length - 1);
}
res.append("] tail")
return res.toString()
}
}相同数据下,如果有移除元素的情况,循环队列的效率显著大于数组队列,因为相应的,数组队列移除元素时,需要移动整个队列元素,而 循环队列只需要更新队首元素位置,但是我们也需要考虑缩容情况,不过这种情况相比数组队列,效率也是提升巨大。即 O(1)||平摊----O(n)
参考视频:[慕课网liuyubobobo](https://www.imooc.com/t/108955)