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  • Java中的queue和deque对比详解

    队列(queue)简述

    队列(queue)是一种常用的数据结构,可以将队列看做是一种特殊的线性表,该结构遵循的先进先出原则。Java中,LinkedList实现了Queue接口,因为LinkedList进行插入、删除操作效率较高。

    在处理元素前用于保存元素的 collection。除了基本的 Collection 操作外,队列还提供其他的插入、提取和检查操作。每个方法都存在两种形式:一种抛出异常(操作失败时),另一种返回一个特殊值(null 或 false,具体取决于操作)。插入操作的后一种形式是用于专门为有容量限制的 Queue 实现设计的;在大多数实现中,插入操作不会失败。

      抛出异常 返回特殊值
    插入 add(e) offer(e)
    移除 remove() poll()
    检查 element() peek()

    队列通常(但并非一定)以 FIFO(先进先出)的方式排序各个元素。不过优先级队列和 LIFO 队列(或堆栈)例外,前者根据提供的比较器或元素的自然顺序对元素进行排序,后者按 LIFO(后进先出)的方式对元素进行排序。无论使用哪种排序方式,队列的 都是调用 remove() 或 poll() 所移除的元素。在 FIFO 队列中,所有的新元素都插入队列的末尾。其他种类的队列可能使用不同的元素放置规则。每个 Queue 实现必须指定其顺序属性。

    Queue 接口并未定义阻塞队列的方法,而这在并发编程中是很常见的。BlockingQueue 接口定义了那些等待元素出现或等待队列中有可用空间的方法,这些方法扩展了此接口。

    Queue 实现通常不允许插入 null 元素,尽管某些实现(如 LinkedList)并不禁止插入 null。即使在允许 null 的实现中,也不应该将 null 插入到 Queue 中,因为 null 也用作 poll 方法的一个特殊返回值,表明队列不包含元素。

    Queue 实现通常未定义 equals 和 hashCode 方法的基于元素的版本,而是从 Object 类继承了基于身份的版本,因为对于具有相同元素但有不同排序属性的队列而言,基于元素的相等性并非总是定义良好的。

    Queue常用方法:

    1. boolean add(E e);将指定的元素插入此队列(如果立即可行且不会违反容量限制),在成功时返回 true,如果当前没有可用的空间,则抛出 IllegalStateException
    2. boolean offer(E e);将指定的元素插入此队列(如果立即可行且不会违反容量限制),当使用有容量限制的队列时,此方法通常要优于 add(E),后者可能无法插入元素,而只是抛出一个异常。
    3. E remove();获取并移除此队列的头。
    4. E poll();获取并移除此队列的头,如果此队列为空,则返回 null
    5. E element();获取,但是不移除此队列的头。
    6. E peek();获取但不移除此队列的头;如果此队列为空,则返回 null

    双端队列(Deque)简述

    双向队列(Deque),是Queue的一个子接口,双向队列是指该队列两端的元素既能入队(offer)也能出队(poll),如果将Deque限制为只能从一端入队和出队,则可实现栈的数据结构。对于栈而言,有入栈(push)和出栈(pop),遵循先进后出原则。

    一个线性 collection,支持在两端插入和移除元素。名称 deque 是“double ended queue(双端队列)”的缩写,通常读为“deck”。大多数 Deque 实现对于它们能够包含的元素数没有固定限制,但此接口既支持有容量限制的双端队列,也支持没有固定大小限制的双端队列。

    此接口定义在双端队列两端访问元素的方法。提供插入、移除和检查元素的方法。每种方法都存在两种形式:一种形式在操作失败时抛出异常,另一种形式返回一个特殊值(null 或 false,具体取决于操作)。插入操作的后一种形式是专为使用有容量限制的 Deque 实现设计的;在大多数实现中,插入操作不能失败。

    下表总结了上述 12 种方法:

      第一个元素(头部) 最后一个元素(尾部)
      抛出异常 特殊值 抛出异常 特殊值
    插入 addFirst(e) offerFirst(e) addLast(e) offerLast(e)
    移除 removeFirst() pollFirst() removeLast() pollLast()
    检查 getFirst() peekFirst() getLast() peekLast()

    此接口扩展了 Queue 接口。在将双端队列用作队列时,将得到 FIFO(先进先出)行为。将元素添加到双端队列的末尾,从双端队列的开头移除元素。从 Queue 接口继承的方法完全等效于 Deque 方法,如下表所示:

    此接口扩展了 Queue 接口。在将双端队列用作队列时,将得到 FIFO(先进先出)行为。将元素添加到双端队列的末尾,从双端队列的开头移除元素。从 Queue 接口继承的方法完全等效于 Deque 方法,如下表所示:

    Queue 方法 等效 Deque 方法
    add(e) addLast(e)
    offer(e) offerLast(e)
    remove() removeFirst()
    poll() pollFirst()
    element() getFirst()
    peek() peekFirst()

    双端队列也可用作 LIFO(后进先出)堆栈。应优先使用此接口而不是遗留 Stack 类。在将双端队列用作堆栈时,元素被推入双端队列的开头并从双端队列开头弹出。堆栈方法完全等效于 Deque 方法,如下表所示:

    堆栈方法 等效 Deque 方法
    push(e) addFirst(e)
    pop() removeFirst()
    peek() peekFirst()

    注意,在将双端队列用作队列或堆栈时,peek 方法同样正常工作;无论哪种情况下,都从双端队列的开头抽取元素。

    此接口提供了两种移除内部元素的方法:removeFirstOccurrence 和 removeLastOccurrence

    与 List 接口不同,此接口不支持通过索引访问元素。

    虽然 Deque 实现没有严格要求禁止插入 null 元素,但建议最好这样做。建议任何事实上允许 null 元素的 Deque 实现用户最好 要利用插入 null 的功能。这是因为各种方法会将 null 用作特殊的返回值来指示双端队列为空。

    Deque 实现通常不定义基于元素的 equals 和 hashCode 方法,而是从 Object 类继承基于身份的 equals 和 hashCode 方法。

    从以下版本开始:
    1.6

    方法摘要
     boolean add(E e) 
              将指定元素插入此双端队列所表示的队列(换句话说,此双端队列的尾部),如果可以直接这样做而不违反容量限制的话;如果成功,则返回 true,如果当前没有可用空间,则抛出 IllegalStateException
     void addFirst(E e) 
              将指定元素插入此双端队列的开头(如果可以直接这样做而不违反容量限制)。
     void addLast(E e) 
              将指定元素插入此双端队列的末尾(如果可以直接这样做而不违反容量限制)。
     boolean contains(Object o) 
              如果此双端队列包含指定元素,则返回 true
     Iterator<E> descendingIterator() 
              返回以逆向顺序在此双端队列的元素上进行迭代的迭代器。
     E element() 
              获取,但不移除此双端队列所表示的队列的头部(换句话说,此双端队列的第一个元素)。
     E getFirst() 
              获取,但不移除此双端队列的第一个元素。
     E getLast() 
              获取,但不移除此双端队列的最后一个元素。
     Iterator<E> iterator() 
              返回以恰当顺序在此双端队列的元素上进行迭代的迭代器。
     boolean offer(E e) 
              将指定元素插入此双端队列所表示的队列(换句话说,此双端队列的尾部),如果可以直接这样做而不违反容量限制的话;如果成功,则返回 true,如果当前没有可用的空间,则返回 false
     boolean offerFirst(E e) 
              在不违反容量限制的情况下,将指定的元素插入此双端队列的开头。
     boolean offerLast(E e) 
              在不违反容量限制的情况下,将指定的元素插入此双端队列的末尾。
     E peek() 
              获取,但不移除此双端队列所表示的队列的头部(换句话说,此双端队列的第一个元素);如果此双端队列为空,则返回 null
     E peekFirst() 
              获取,但不移除此双端队列的第一个元素;如果此双端队列为空,则返回 null
     E peekLast() 
              获取,但不移除此双端队列的最后一个元素;如果此双端队列为空,则返回 null
     E poll() 
              获取并移除此双端队列所表示的队列的头部(换句话说,此双端队列的第一个元素);如果此双端队列为空,则返回 null
     E pollFirst() 
              获取并移除此双端队列的第一个元素;如果此双端队列为空,则返回 null
     E pollLast() 
              获取并移除此双端队列的最后一个元素;如果此双端队列为空,则返回 null
     E pop() 
              从此双端队列所表示的堆栈中弹出一个元素。
     void push(E e) 
              将一个元素推入此双端队列所表示的堆栈(换句话说,此双端队列的头部),如果可以直接这样做而不违反容量限制的话;如果成功,则返回 true,如果当前没有可用空间,则抛出 IllegalStateException
     E remove() 
              获取并移除此双端队列所表示的队列的头部(换句话说,此双端队列的第一个元素)。
     boolean remove(Object o) 
              从此双端队列中移除第一次出现的指定元素。
     E removeFirst() 
              获取并移除此双端队列第一个元素。
     boolean removeFirstOccurrence(Object o) 
              从此双端队列移除第一次出现的指定元素。
     E removeLast() 
              获取并移除此双端队列的最后一个元素。
     boolean removeLastOccurrence(Object o) 
              从此双端队列移除最后一次出现的指定元素。
     int size() 
              返回此双端队列的元素数。

     

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