Java集合 之 Queue集合

什么是Queue集合？

答：Queue用於模擬隊列這種數據結構。隊列通常是指“先進先出（FIFO）”的容器。隊列的頭部保存在隊列中存放時間最長的元素，尾部保存存放時間最短的元素。新元素插入到隊列的尾部，取出元素會返回隊列頭部的元素。通常，隊列不允許隨機訪問隊列中的元素。

Queue接口中定義了如下的幾個方法：

void add(Object e):　　將指定元素插入到隊列的尾部。

object element():　　獲取隊列頭部的元素，但是不刪除該元素。

boolean offer(Object e):　　將指定的元素插入此隊列的尾部。當使用容量有限的隊列時，此方法通常比add(Object e)有效。　

Object peek():　　返回隊列頭部的元素，但是不刪除該元素。如果隊列為空，則返回null。

Object poll():　　返回隊列頭部的元素，並刪除該元素。如果隊列為空，則返回null。

Object remove():　　獲取隊列頭部的元素，並刪除該元素。

Queue接口有一個PriorityQueue實現類。除此之外，Queue還有一個Deque接口，Deque代表一個“雙端隊列”，雙端隊列可以同時從兩端刪除或添加元素，因此Deque可以當作棧來使用。java為Deque提供了ArrayDeque實現類和LinkedList實現類。

1.PriorityQueue實現類

PriorityQueue是一種比較標准的隊列實現類，而不是絕對標准的。這是因為PriorityQueue保存隊列元素的順序不是按照元素添加的順序來保存的，而是在添加元素的時候對元素的大小排序后再保存的。因此在PriorityQueue中使用peek()或pool()取出隊列中頭部的元素，取出的不是最先添加的元素，而是最小的元素。

public class PriorityQueueTest {
    public static void main(String[] args){
        PriorityQueue pq = new PriorityQueue();
        pq.offer(6);
        pq.add(-3);
        pq.add(20);
        pq.offer(18);
        //輸出：[-3, 6, 20, 18]
        System.out.println(pq);
    }
}

PriorityQueue不允許插入null元素，它還需要對隊列元素進行排序，PriorityQueue有兩種排序方式：

自然排序：采用自然排序的PriorityQueue集合中的元素必須實現Comparator接口，而且應該是一個類的多個實例，否則可能導致ClassCastException異常。

定制排序：創建PriorityQueue隊列時，傳入一個Comparable對象，該對象負責對所有隊列中的所有元素進行排序。采用定制排序不要求必須實現Comparator接口。

2.Dueue接口與ArrayDeque實現類

 Deque接口是Queue接口的子接口，它代表一個雙端隊列，Deque定義了一些方法：

void addFirst(Object e): 　　將指定元素添加到雙端隊列的頭部。

void addLast(Object e):　　將指定元素添加到雙端隊列的尾部。

Iteratord descendingItrator():　　返回該雙端隊列對應的迭代器，該迭代器以逆向順序來迭代隊列中的元素。

Object getFirst():　　獲取但不刪除雙端隊列的第一個元素。

Object getLast():　　獲取但不刪除雙端隊列的最后一個元素。

boolean offFirst(Object e):　　將指定元素添加到雙端隊列的頭部。

boolean offLast(OBject e):　　將指定元素添加到雙端隊列的尾部。

Object peekFirst():　　獲取但不刪除雙端隊列的第一個元素；如果雙端隊列為空，則返回null。

Object PeekLast():　　獲取但不刪除雙端隊列的最后一個元素；如果雙端隊列為空，則返回null。

Object pollFirst():　　獲取並刪除雙端隊列的第一個元素；如果雙端隊列為空，則返回null。

Object pollLast():　　獲取並刪除雙端隊列的最后一個元素；如果雙端隊列為空，則返回null。

Object pop()(棧方法):　　pop出該雙端隊列所表示的棧的棧頂元素。相當於removeFirst()。

void push(Object e)(棧方法)：　　將一個元素push進該雙端隊列所表示的棧的棧頂。相當於addFirst()。

Object removeFirst():　　獲取並刪除該雙端隊列的第一個元素。

Object removeFirstOccurence(Object o):　　刪除該雙端隊列的第一次出現的元素o。

Object removeLast():　　獲取並刪除該雙端隊列的最后一個元素o。

Object removeLastOccurence(Object o):　　刪除該雙端隊列的最后一次出現的元素o。

public class ArrayDequeTest {
    public static void main(String[] args){
        ArrayDeque queue = new ArrayDeque();
        queue.offer("春");
        queue.offer("夏");
        queue.offer("秋");
        //輸出：[春, 夏, 秋]
        System.out.println(queue);
        //輸出：春
        System.out.println(queue.peek());
        //輸出：[春, 夏, 秋]
        System.out.println(queue);
        //輸出：春
        System.out.println(queue.poll());
        //輸出：[夏, 秋]
        System.out.println(queue);
        
    }
}

//將雙端隊列當做棧
public class DequeStack {
    public static void main(String[] args){
        ArrayDeque stack = new ArrayDeque();
        stack.push("春");
        stack.push("夏");
        stack.push("秋");
        //輸出：[秋, 夏, 春]
        System.out.println(stack);
        //輸出：秋
        System.out.println(stack.peek());
        //輸出：[秋, 夏, 春]
        System.out.println(stack);
        //輸出：秋
        System.out.println(stack.pop());
        //輸出：[夏, 春]
        System.out.println(stack);
    }
}

3.LinkedList實現類

LinkedList是List接口的實現類，因此它可以是一個集合，可以根據索引來隨機訪問集合中的元素。此外，它還是Duque接口的實現類，因此也可以作為一個雙端隊列，或者棧來使用。

LinkedList與ArrayList，ArrayDeque的實現機制完全不同，ArrayList和ArrayDeque內部以數組的形式來保存集合中的元素，因此隨機訪問集合元素時有較好的性能；而LinkedList以鏈表的形式來保存集合中的元素，因此隨機訪問集合元素時性能較差，但是插入和刪除元素時性能比較出色（只需改變指針所指的地址即可），需要指出的是，雖然Vector也是以數組的形式來存儲集合但因為它實現了線程同步（而且實現的機制不好），故各方面的性能都比較差。