经典数据结构和算法 双端队列 java

选一个简单的数据结构聊一聊，话说有很多数据结构都在玩组合拳，比如说：块状链表，块状数组，当然还有本篇的双端队列，是的，它就是

栈和队列的组合体。

一：概念

     我们知道普通队列是限制级的一端进，另一端出的FIFO形式，栈是一端进出的LIFO形式，而双端队列就没有这样的限制级，也就是我们可以在

队列两端进行插入或者删除操作。

二：编码

1：定义结构体

    通常情况下，队列的内部都是采用数组来实现，而且带有两个指针head和tail来指向数组的区间段，为了充分利用数组空间，我们也会用%来实

现逻辑上的循环数组，如下图。

      public class MyQueue
      {
      public int head;
      public int tail;
      public int maxSize;
      public int size;
      public T[] list;
      public MyQueue()
       {
       head = tail = size = 0;
       maxSize = 3;
       list = new T[maxSize];
       }
      }
  
 

这里有一个注意的细节就是“size字段“，它是为了方便统计队列是否为满或者队列是否为空。

2：队尾入队

    刚才也说了，双端队列是可以在队列的两端进行插入和删除的，要注意的是我们用head和tail指针的时候，tail指针是指向元素的下一个位置，

而head指针是指向当前元素，所以我们可以从tail端push数据的时候只要”顺时针“下移一个位置即可。

      /// <summary>
      /// 队尾入队
      /// </summary>
      /// <param name="t"></param>
      /// <returns></returns>
      public bool Push_Tail(T t)
      {
      //判断队列是否已满
      if (myQueue.size == myQueue.list.Length)
      return false;
       myQueue.list[myQueue.tail] = t;
      //顺时针旋转
       myQueue.tail = (myQueue.tail + 1) % myQueue.maxSize;
       myQueue.size++;
      return true;
      }
  
 

3：队尾出队

    和队尾入队一样，我们只要将tail指针”逆时针“下移一个位置，当然有一个细节需要注意，就是tail指针有存在负值的情况，毕竟我们是做”--操作“的，

所以需要tail+maxSize，即：myQueue.tail = (--myQueue.tail + myQueue.maxSize) % myQueue.maxSize;

      /// <summary>
      /// 队尾出队
      /// </summary>
      /// <param name="edges"></param>
      /// <param name="t"></param>
      public T Pop_Tail()
      {
      //判断队列是否已空
      if (myQueue.size == 0)
      return default(T);
      //逆时针旋转(防止负数)
       myQueue.tail = (--myQueue.tail + myQueue.maxSize) % myQueue.maxSize;
      var temp = myQueue.list[myQueue.tail];
      //赋予空值
       myQueue.list[myQueue.tail] = default(T);
       myQueue.size--;
      return temp;
      }
  
 

4：队首入队

    从head端来说，我们push数据的时候是head指针“逆时针”旋转，要注意的是同样要防止负数的产生，并且head指针是指向当前元素。

      /// <summary>
      /// 队首入队
      /// </summary>
      /// <param name="t"></param>
      /// <returns></returns>
      public bool Push_Head(T t)
      {
      //判断队列是否已满
      if (myQueue.size == myQueue.list.Length)
      return false;
      //逆时针旋转(防止负数产生)
       myQueue.head = (--myQueue.head + myQueue.maxSize) % myQueue.maxSize;
      //赋予元素
       myQueue.list[myQueue.head] = t;
       myQueue.size++;
      return true;
       }
  
 

5：队首出队

    说到这个方法，我想大家应该都懂了双端队列的大概流程了，这个方法我也不用赘叙了。

      /// <summary>
      /// 队首出队
      /// </summary>
      /// <param name="edges"></param>
      /// <param name="t"></param>
      public T Pop_Head()
      {
      //判断队列是否已空
      if (myQueue.size == 0)
      return default(T);
      //获取队首元素
      var temp = myQueue.list[myQueue.head];
      //原来单位的值赋默认值
       myQueue.list[myQueue.head] = default(T);
      //顺时针旋转
       myQueue.head = (myQueue.head + 1) % myQueue.maxSize;
       myQueue.size--;
      return temp;
      }
  
 

从上面的四个方法可以看出：

当我们只使用Push_Tail和Pop_Tail的话，那它就是栈。

当我们只使用Push_Tail和Pop_Head的话，那它就是队列。

最后是全部代码：

      using System.Net;
      using System;
      using System.IO;
      using System.Collections.Generic;
      using System.Text;
      using System.Drawing;
      using System.Drawing.Imaging;
      class Program
      {
      static void Main(string[] args)
       {
       DoubleQueue<int> queue = new DoubleQueue<int>();
       queue.Push_Tail(10);
       queue.Push_Tail(20);
       queue.Push_Tail(30);
       queue.Pop_Tail();
       queue.Pop_Tail();
       queue.Pop_Tail();
       queue.Push_Tail(10);
       queue.Push_Head(20);
       queue.Push_Head(30);
       queue.Push_Head(30);
       queue.Pop_Tail();
       queue.Pop_Tail();
       queue.Pop_Head();
       queue.Push_Head(40);
       queue.Push_Tail(50);
       queue.Push_Tail(60);
       }
      }
      /// <summary>
      /// 双端队列
      /// </summary>
      public class DoubleQueue<T>
      {
      public class MyQueue
       {
      public int head;
      public int tail;
      public int maxSize;
      public int size;
      public T[] list;
      public MyQueue()
       {
       head = tail = size = 0;
       maxSize = 3;
       list = new T[maxSize];
       }
       }
       MyQueue myQueue = new MyQueue();
      /// <summary>
      /// 队尾入队
      /// </summary>
      /// <param name="t"></param>
      /// <returns></returns>
      public bool Push_Tail(T t)
       {
      //判断队列是否已满
      if (myQueue.size == myQueue.list.Length)
      return false;
       myQueue.list[myQueue.tail] = t;
      //顺时针旋转
       myQueue.tail = (myQueue.tail + 1) % myQueue.maxSize;
       myQueue.size++;
      return true;
       }
      /// <summary>
      /// 队尾出队
      /// </summary>
      /// <param name="edges"></param>
      /// <param name="t"></param>
      public T Pop_Tail()
       {
      //判断队列是否已空
      if (myQueue.size == 0)
      return default(T);
      //逆时针旋转(防止负数)
       myQueue.tail = (--myQueue.tail + myQueue.maxSize) % myQueue.maxSize;
      var temp = myQueue.list[myQueue.tail];
      //赋予空值
       myQueue.list[myQueue.tail] = default(T);
       myQueue.size--;
      return temp;
       }
      /// <summary>
      /// 队首入队
      /// </summary>
      /// <param name="t"></param>
      /// <returns></returns>
      public bool Push_Head(T t)
       {
      //判断队列是否已满
      if (myQueue.size == myQueue.list.Length)
      return false;
      //逆时针旋转(防止负数产生)
       myQueue.head = (--myQueue.head + myQueue.maxSize) % myQueue.maxSize;
      //赋予元素
       myQueue.list[myQueue.head] = t;
       myQueue.size++;
      return true;
       }
      /// <summary>
      /// 队首出队
      /// </summary>
      /// <param name="edges"></param>
      /// <param name="t"></param>
      public T Pop_Head()
       {
      //判断队列是否已空
      if (myQueue.size == 0)
      return default(T);
      //获取队首元素
      var temp = myQueue.list[myQueue.head];
      //原来单位的值赋默认值
       myQueue.list[myQueue.head] = default(T);
      //顺时针旋转
       myQueue.head = (myQueue.head + 1) % myQueue.maxSize;
       myQueue.size--;
      return temp;
       }
      }
  
 

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