- Queue接口
- PriorityQueue类
- Deque与ArrayDeque
- LinkedList
- 各种线性表性能分析
Queue接口
Queue用来模拟队列这种数据结构,遵循先进先出原则(FIFO)。Queue接口中定义了以下通用方法,remove(), element():获取队头元素,remove(), poll(), peek():获取队头元素;offer(Object obj):队尾插入,容量限制时比add()好; add(Object obj);
PriorityQueue
PriorityQueue中的元素会按照自然排序(由元素实现Comparable接口决定排序逻辑)或者定制排序(由集合的实现Comparable接口决定排序逻辑),而不是按照插入顺序排序(从这点来说已经违反队列定义)。元素的顺序在队列构造的时候,由构具体使用的哪个构造函数来决定。PriorityQueue不允许插入null元素。PriorityQueue内部是用数组保存数据的,源码如下,
//JDk源码 private transient Object queue[];
下面说说两种排序方式,
自然排序(元素实现Comparable决定排序逻辑)
元素必须实现了Comparator接口,而且所有元素都是同类型的,否则会抛出异常。下面是一个自然排序的例子,
package collect.Queue; import java.util.Comparator; import java.util.Iterator; import java.util.PriorityQueue; class A implements Comparable{ private int age; public A(int age) { this.age = age; } @Override public int compareTo(Object o) { if (this == o) return 0; A a = (A)o; return this.age - a.age; } public String toString() { return String.valueOf(this.age); } } public class PriorityQueues { public static void main(String[] args) { PriorityQueue pq = new PriorityQueue(); pq.add(new A(100)); pq.add(new A(50)); pq.add(new A(300)); pq.add(new A(150)); pq.add(new A(-200)); //System.out.println(pq); Iterator it = pq.iterator(); while(it.hasNext()) { System.out.println(pq.poll()); } } }
注意上面System.out.println(pq)的输出结果元素并不是按大小排序的, 整个执行结果如下,
[-200, 50, 300, 150, 100] ============================ -200 50 100 150 300
据李刚的《疯狂JAVA讲义》的解释说,是因为toString()的返回值的影响,说如果用poll()就能看到大小顺序(确实看到了)。但是网上有博客又说,是因为PriorityQueue底层数据结构的原因,底层是用一个“最小堆”来保持元素顺序的。 至于真正原因是什么,我也还需要进一步研究。
Deque是Queue的子接口,Queue是一个单端队列,而Deque接口是一个双端队列,因此定义了一些允许从两端操作队列的方法,
addFirst, addLast, descendingIterator,getFirst, getLast, offerFirst, offerLast, peekFirst, peekLast, pollFirst, pollLast, pop, poll, push(相当于addFirst),removeFirst, removeLast, removeOccurrenc(Object o)...
注意Deque接口里面同时定义了pop, poll , push等栈容器的方法,所以Deque也可以当作栈来使用,
ArrayDeque是Deque的一个典型的实现类,ArrayDeque是基于动态数组的集合,与ArrayList非常相似,不同点是ArrayList具有链表功能,支持随机访问(get),而ArrayDeque具有队列和栈功能,下面的例子演示了ArrayDeque的两种典型用法,
package collection.queues; import java.util.ArrayDeque; public class ArrayDeques { public static void main(String[] args) { ArrayDeque ad = new ArrayDeque(); /*use ArrayDeque as a Queue*/ ad.offer("a"); ad.offer("b"); ad.offer("c"); ad.offer("d"); System.out.println(ad); //the peek and poll method from Queue interface System.out.println(ad.peek()); System.out.println(ad.poll()); System.out.println(ad); /*use ArrayDeque as a Deque*/ //use push and pop method from Deque interface ad.push("e"); ad.push("f"); System.out.println(ad); System.out.println(ad.peek()); System.out.println(ad.pop()); System.out.println(ad); } }
输出结果,
[a, b, c, d] a a [b, c, d] [f, e, b, c, d] f f [e, b, c, d]
LinkedList
LinkedList同时实现了Deque, Queue, List三个接口,所有具有强大的功能。既能支持随机访问(get),又能支持队列和栈的属性,下面是LinkedList集合了个种属性的用法,
package collection.queues; import java.util.LinkedList; public class LinkedLists { public static void main(String[] args) { LinkedList ll = new LinkedList(); //use as a Queue ll.offer("a"); //use as a Stack(Deque), insert an element from head ll.push("b"); //use as a Deque, insert an element from tail ll.offerLast("c"); //use as a List, insert an element in index of 2 ll.add(2, "d"); //travel as a List for (int i=0; i<ll.size(); i++) { System.out.print(ll.get(i)); } System.out.println(" --------------------"); //use as a Deque System.out.println(ll.peekLast()); System.out.println(ll.pollLast()); System.out.println(ll.pollFirst()); System.out.println("--------------------"); System.out.println(ll); } }
执行结果,
badc -------------------- c c b -------------------- [a, d]
各种线性表性能分析
Java的List是一个线性表接口,ArrayList和LinkedList是List的两种典型实现,都提供随机访问功能(get)。只是ArrayList基于数组,随机访问更快;LinkedList基于链表,插入删除更快,且同时还实现了Queue和Deque两个接口,因此同时具有链表,双端队列,栈的三种功能。
Queue是一种队列,而Deque是双端队列,同时具有队列和栈的功能。
虽然ArrayList和LinkedList都支持随机访问,但由于底层数据结构不同,ArrayList的空间分布在连续的内存上,因此随机访问的性能比LinkedList好。所有以数组作为底层数据结构的集合的随机访问性能都更好。而LinkedList因为底层是链表结构,因此插入和删除的性能更好。但是总体上来说,ArrayList的性能要比LinkedList性能好,因此大部分情况下都推荐用ArrayList.
对于List的使用,有如下建议,
- 遍历ArrayList和Vector时,尽量用随机访问方法(get),这样性能更好。 对于LinkedList,应该用迭代器(iterator)来遍历。
- LinkedList的应用场景:需要经常插入,删除包含大量数据的List集合。ArrayList和Vector需要经常重新分配空间,会影响性能。