深度剖析Java数据结构之队列（一）——双端队列（ArrayDeque）

时间 2021-08-14

标签前端 java 后端数组 ide 函数 spa 操作系统 htm 对象栏目 Java 繁體版

原文原文链接

1、队列前端

队列是一种特殊的线性表，它只容许在表的前端（front）进行删除操做，而在表的后端（rear）进行插入操做。进行插入操做的端称为队尾，进行删除操做的端称为队头。队列中没有元素时，称为空队列。java

2、双端队列后端

双端队列是只既能够在表的前端进行插入和删除操做，又能够在表的后端进行插入和删除操做。数组

3、ArrayDeque的实现ide

Java中的双端队列是用数组实现的，类的全限名称是java.util.ArrayDeque，该类的声明以下：函数

public class ArrayDeque<E> extends AbstractCollection<E>implements Deque<E>, Cloneable, Serializable{}

该类继承了AbstractCollection类，实现了Deque、Cloneable和Serializable接口。实现Cloneable和Serializable接口的主要目的是为了实现克隆和序列化。spa

该类中定义了四个个成员变量操作系统

public class ArrayDeque<E> extends AbstractCollection<E> implements Deque<E>, Cloneable, Serializable { private transient E[] elements; private transient int head; private transient int tail; private static final int MIN_INITIAL_CAPACITY = 8; }

其中elements是数组的首地址，head是指向队首的下标，tail是指向队尾的下一个位置的下标。MIN_INITIAL_CAPACITY 定义了在建立队列是，若是有指定长度，并且指定长度小于MIN_INITIAL_CAPACITY，则使用MIN_INITIAL_CAPACITY 做为数组的最小长度。htm

其构造函数有一下几种：对象

public ArrayDeque() { elements = (E[]) new Object[16]; }

第一种构造函数，默认状况下，数组的长度为16。

public ArrayDeque(int numElements) { allocateElements(numElements); }

第二种构造函数，给定数组长度，则调用allocateElements()函数，分配数组空间。allocateElements()函数的实现以下：

private void allocateElements(int numElements) { int initialCapacity = MIN_INITIAL_CAPACITY; if (numElements >= initialCapacity) { initialCapacity = numElements; initialCapacity |= (initialCapacity >>> 1); initialCapacity |= (initialCapacity >>> 2); initialCapacity |= (initialCapacity >>> 4); initialCapacity |= (initialCapacity >>> 8); initialCapacity |= (initialCapacity >>> 16); initialCapacity++; if (initialCapacity < 0) // Too many elements, must back off initialCapacity >>>= 1;// Good luck allocating 2 ^ 30 elements } elements = (E[]) new Object[initialCapacity]; }

对于一个给定长度，先判断是否小于定义的最小长度，若是小于，则使用定义的最小长度做为数组的长度。不然，找到比给定长度大的最小的2的幂数（在if里面的觉得语句实现这一功能）。

public ArrayDeque(Collection<? extends E> c) { allocateElements(c.size()); addAll(c); }

第三种构造函数，给定一个集合，先分配空间，而后添加到集合中。

从上面的三种构造函数中，能够判断出来，数组的长度是2的幂数，定义为2的幂数我的认为有两个缘由：

1.伙伴系统

操做系统分配内存的方法使用伙伴系统的话，每一块的大小都是2的幂数，若是分配的内存大小为2的幂数，能够减小内存分配的时间。

伙伴系统在百度百科中的解释：http://baike.baidu.com/view/4935190.htm

2.插入和删除的速度

对于数组，若是head的值为0,时，在队首插入元素，有一种方法是将所有元素都向后移动一位，而后将新的元素插入。这样子的话，插入和删除的速度会很是慢，特别是在元素不少的状况下。另外一种方法就是在head的值为0时，在队首插入元素，能够将head的值置为（数组的长度-1）。也就是将新插入的元素放到数组的最后，以此类推。在计算插入元素位置下标的时候，数组长度是2的幂数就用处了。下面是插入元素时，计算插入位置的值的语句

head = (head - 1) & (elements.length - 1)

length-1的值为高位全为0，低位全为1，经过按位相与，能够得出应该插入元素的位置。而后就是该类的一些方法了，有点面向对象的思想的都应该会想到，应该有头插，头删，尾插，尾删等等一些操做，在此就不一一列出了，实现起来也比较简单。关键仍是要了解ArrayDeque的实现机制。