salesforce零基础学习（七十七）队列的实现以及应用

 队列和栈简单的区别为栈是后进先出，队列是先进先出。队列也是特殊的线性表，所以队列也分为顺序存储结构和链式存储结构。本篇主要描述顺序存储结构。

我们先假定一个队列里有5个元素，当我们添加新元素时，添加到队列的最后一个位置，所以时间复杂度为O(1)，当我们弹出元素时，需要将队列头部的元素弹出，并将后面的元素整体向前面平移，所以时间复杂度为O(n)。如果频繁的弹出，并且后面的元素向前面平移，这样对于性能还是影响挺大的，所以我们可以增加头指针，尾指针，不要求第一个元素必须在index为0的位置，只需要用头指针记录当前的头在哪里就好。

一.环形队列：

使用两个指针操作步骤为：

1.当在队尾添加元素情况下，队尾的指针+1，如下图，队列中添加a1,a2,a3,a4四个元素。此时队首front指针指向0，队尾rear指针指向4；

2.将队首元素进行弹出，此时队首指针front指向1，队尾指向4；

3.将元素a5添加到队尾，此时队尾指针指向到了内存长度的外面，但是下标为0还是有空缺的地方，这种情况称为假溢出。

为了避免假溢出这种情况，我们的做法为当队列满了以后，从头开始继续存储队列，直到队列满，即上图的情况下，a5进入队列以后，队尾rear指针指向下标0.

此时针对队列的空或者满的判断，可以通过队首指针和队尾指针来判断：

1.判断队列为空的条件为：front = rear，即首指针等于尾指针；

2.因为队尾可以从头开始，所以rear可以大于front，也有可能rear小于front。当队列满时，我们修改其条件，保留一个元素空间。也就是说，队列满时，数组中还有一个空闲单元。这样我们可以通过下面的表达式来判断队列已满：(rear+1) % QueueSize = front.上图中当添加完a5以后，队列中只剩下一个空闲单元我们就假定此队列已满。

3.获取当前队列的元素个数：（rear - front + QueueSize）% QueueSize

二.代码实现

代码中封装了实现队列的基本方法，判断队列是否为空，是否是满的队列，添加元素，弹出元素等。其中针对添加元素，需要考虑队列是否已经满的情况，对于弹出元素，需要考虑队列是否为空队列的情况。

public with sharing class Queue {
    //数据集
    private Object[] datas{get;set;}
    //栈最大容量
    private Integer maxSize{get;set;}
    //队头的位置指针
    private Integer front{get;set;}
    //队尾的位置指针
    private Integer rear{get;set;}

    public Queue() {
        this(10);
    }

    public Queue(Integer queueSize) {
        datas = new Object[queueSize];
        maxSize = queueSize;
        front = 0;
        rear = 0;
    }

    //添加元素到队列尾部，如果添加成功返回true，添加失败返回false
    public Boolean add(Object obj) {
        if(datas == null) {
            throw new QueueException('队列未初始化');
        }
        if(full()) {
            throw new QueueException('队列已满');
        }
        datas[rear] = obj;
        rear = Math.mod(rear + 1, maxSize);
        //队列
        return true;
    }

    //返回队列头的元素，不弹出头元素
    public Object peek() {
        if(datas == null) {
            throw new QueueException('队列未初始化');
        }
        return datas[front];
    }

    //弹出头元素
    public Object poll() {
        if(datas == null) {
            throw new QueueException('队列未初始化');
        }

        if(empty()) {
            throw new QueueException('队列为空！');
        }

        Object returnObj = datas[front];
        datas[front] = null;
        front = Math.mod((front + 1),maxSize);
        return returnObj;
    }

    public Boolean empty() {
        return front == rear;
    }

    public Boolean full() {
        return front == Math.mod(rear + 1, maxSize);
    }

    public Integer size() {
        return Math.mod(rear - front + maxSize ,maxSize);
    }

    override public String toString() {
        List<Object> objList = new List<Object>();
        Integer tempRear;
        if(rear < front) {
            tempRear = rear + maxSize;
        } else {
            tempRear = rear;
        }
        for(Integer i = front;i<=tempRear;i++) {
            if(datas[Math.mod(i, maxSize)] != null) {
                objList.add(datas[Math.mod(i, maxSize)]);
            }
        }
        return String.join(objList, ',');
    }


    public class QueueException extends Exception{

    }
}

三.测试举例：

1.队列超出内存情况：初始化一个长度为5的队列，因为队列满的时候，会空出一个元素空间，所以说实际可以添加进队列的长度为4，当添加eee的时候会报错，因为队列已满。

Queue q = new Queue(5);
q.add('aaa');
q.add('bbb');
q.add('ccc');
q.add('ddd');
q.add('eee');
System.debug(LoggingLevel.INFO, '*** q: ' + q);

 

2.正常使用添加弹出效果，每次弹出是弹出队首指针对应的元素

Queue q = new Queue(5);
q.add('aaa');
q.add('bbb');
q.add('ccc');
q.add('ddd');
String result = (String)q.poll();
System.debug(LoggingLevel.INFO, '*** result: ' + result);
System.debug(LoggingLevel.INFO, '*** : ' + 'aaa'.equals(result));
q.add('eee');
System.debug(LoggingLevel.INFO, '*** q: ' + q);

总结：环形队列适用于已经知道需要分配多大内存的情况，如果不知道需要分配多少内存的情况，可以使用队列的链形结构。队列在程序中经常使用，比如场景为排队等的场景，如果有此种先进先出的场景，优先选择队列来实现。此篇只是简单的构造一下队列的模型，很多地方需要完善，有需要或者感兴趣的自行完善一下。篇中有错误的地方欢迎指出，有问题欢迎留言。