五、集合——5-Queue集合
5-Queue集合
1.概述
Queue用于模拟队列这种数据结构，队列通常是指先进先出的容器。队列的头部保存着在容器中存在时间最长的元素，在尾部保存在容器中存放时间最短的元素；新元素插入到队列的尾部，访问元素操作会返回队列头部的元素。通常情况下，队列不允许随机访问队列中的元素。
Queue接口中定义的方法：
（1）void add(Object o):在队列尾部添加新的元素；
（2）Object element():获取队列头部的元素，但不删除该元素；
（3）boolean offer(Object o):将指定元素加入到队列尾部。当使用有容量限制的队列时，此方法比add()方法好用；
（4）Object peek():获取队列头部的元素，但不是删除该元素。如果队列为空则返回null；
（5）Object poll():获取队列头部的元素，同时删除该元素。当此队列为空时，返回null。
2.PriorityQueue实现类
（1）PriorityQueue是Queue接口的实现类，它并不是一个完全的队列集合，因为在存储过程中，PriorityQueue会根据元素的大小进行排序，类似于TreeSet；
（2）当调用poll()方法或者peek()方法时，返回的元素并不是在容器中存放时间最久的元素，而是在此容器中最小的元素；
（3）PriorityQueue不允许插入null元素，还需要对元素进行排序，它的排序方式有两种：
1）自然排序：元素对应的类实现Comparable接口；（类似于TreeSet）
2）定制排序：关联Comparator对象；（类似于TreeSet）
（4）PriorityQueue的简单使用：
import java.util.PriorityQueue; public class PriorityQueueTest { public static void main(String[] args) { //创建一个PriorityQueue队列 PriorityQueue pq = new PriorityQueue(); //依次向pq中添加元素 pq.offer(1); pq.offer(8); pq.offer(2); pq.offer(5); //在输出时，发现排序也并非按照升序的方式排列 //这是由于PriorityQueue重写的toString()方法影响所致 System.out.println(pq); //循环使用poll()取出元素并删除元素 int pqSize = pq.size(); //这里注意一下，如果在for条件中使用pq.size()这个值是在改变的 for(int i=0;i<pqSize;i++){ System.out.println(pq.poll()); } System.out.println(pq); } }
3.Deque接口和ArrayDeque实现类
Deque接口：
（1）Deque接口是Queue接口的子接口，它代表一个双端队列，在Deque接口中定义了许多的方法，这些方法用来从两端操作队列中的元素：
import java.util.ArrayDeque; import java.util.Deque; import java.util.Iterator; //Deque接口中定义的方法 public class DequeTest { public static void main(String[] args) { Deque dq = new ArrayDeque(); //============================================= //将指定元素插入到该双端队列的开头 //也可以使用offerFirst()方法，此方法有返回值 dq.addFirst(1); dq.addFirst(2); dq.addFirst(3); dq.addFirst(4); dq.addFirst(5); dq.addFirst(6); System.out.println(dq); //输出6 5 4 3 2 1 //将指定元素插入到该双端队列的结尾 //也可以使用offerLast()方法，此方法有返回值 dq.addLast(7); dq.addLast(8); dq.addLast(9); dq.addLast(10); dq.addLast(11); System.out.println(dq); //输出6 5 4 3 2 1 7 8 9 10 11 //============================================= //获取该双端队列的迭代器Iterator,该Iterator逆向迭代此双端队列 Iterator it = dq.descendingIterator(); while(it.hasNext()){ System.out.println(it.next()); } //============================================= //获取但不删除该队列的第一个元素 //也可以使用peekFirst()方法，如果该队列为空则返回null System.out.println(dq.getFirst()); //获取但不删除该队列的最后一个元素 //也可以使用peekLast()方法，如果该队列为空则返回null System.out.println(dq.getLast()); //============================================= //获取并删除该双端队列的第一个元素 dq.pollFirst(); System.out.println(dq); //获取并删除该双端队列的最后一个元素 dq.pollLast(); System.out.println(dq); //============================================= //pop出该双端队列所表示栈栈顶的元素 System.out.println(dq.pop()); System.out.println(dq); //把一个元素push到该双端队列的栈顶 dq.push(1); System.out.println(dq); //============================================= //获取并删除该双端队列的第一个元素 System.out.println(dq.removeFirst()); //获取并删除该双端队列的第一次出现的元素 System.out.println(dq.removeFirstOccurrence(1)); System.out.println(dq); //获取该双端队列的最后一个元素 System.out.println(dq.removeLast()); System.out.println(dq); //获取并删除该双端队列的最后一次出现的元素 System.out.println(dq.removeLastOccurrence(2)); System.out.println(dq); } }
ArrayDeque实现类：
（1）ArrayDeque是Deque接口的实现类，它是一个基于数组实现的双端队列，Deque底层数组的默认长度为16；
（2）ArrayDeque的使用：
1）ArrayDeque作为栈使用：
import java.util.ArrayDeque; public class ArrayDequeStack { public static void main(String[] args) { ArrayDeque stack = new ArrayDeque(); //依次将1 2 3 push入栈中 stack.push(1); stack.push(2); stack.push(3); System.out.println(stack); //访问栈顶的元素，并不删除 System.out.println(stack.peek()); //pop出栈顶的元素 stack.pop(); System.out.println(stack); } }
2）ArrayDeque作为队列使用：
import java.util.ArrayDeque; public class ArrayDequeQueue { public static void main(String[] args) { ArrayDeque queue = new ArrayDeque(); //依次将三个元素加入队列 queue.offer(1); queue.offer(2); queue.offer(3); System.out.println(queue); //访问队列头部的元素，并不poll出队列 System.out.println(queue.peek()); //poll出队列的第一个元素 System.out.println(queue.poll()); System.out.println(queue); } }
4.LinkedList实现类
（1）LinkedList实现类实现了List接口，同时也实现了Deque接口，所以它可以根据索引随机访问集合中的元素，也可以作为一个双端队列使用（即可以当成队列使用，也可以当做栈来使用）；
（2）LinkedList同ArrayList、ArrayDeque相比较他们实现的方式完全不同，ArrayDeque、ArrayList是以数组的形式来保存元素的，在随机访问集合元素时有较好的性能；而LinkedList是使用链表的形式来保存元素的，因此随机访问集合元素的性能较差，但是在插入、删除元素时有较好的性能；
（3）LinkedList的简单使用：
import java.util.LinkedList; public class LinkedListTest { public static void main(String[] args) { LinkedList list = new LinkedList(); //将元素加入队列尾部 list.offer(1); //将元素加入栈的顶部 list.push(2); System.out.println(list); //将元素加入队列的头部，相当于栈的顶部 list.offerFirst(3); //按照索引遍历集合 for(int i = 0;i<list.size();i++){ System.out.println(list.get(i)); } //访问并不删除栈顶的元素 System.out.println(list.peekFirst()); //访问并不删除队列的最后一个元素 System.out.println(list.peekLast()); //将栈顶元素pop出栈 list.pop(); System.out.println(list); //访问并删除队列最后一个元素 System.out.println(list.pollLast()); System.out.println(list); } }
5.性能分析
（1）ArrayList和LinkedList:
随机访问集合元素时，使用ArrayList；对集合使用添加、删除操作时，使用LinkedList；
（2）有关List集合使用建议：
1）遍历List集合元素时，对于ArrayList、Vector集合来说，使用随机访问的方式（get()方法）来遍历集合；对于LinkedList集合，应该使用迭代器（Iterator）来遍历集合；
2）经常需要进行插入、删除操作的集合选用LinkedList集合；
3）多个线程访问List集合时，使用Collections工具类将其包装成线程安全的集合。
