Java LinkedList作為棧和佇列的使用

阿新 • • 發佈：2020-12-12

最近用java寫一些演算法時，經常遇到要使用棧和佇列結構（比如樹的各種遍歷等等），使用棧的話，Stack已經不被推薦使用了，所以棧和佇列我們通常都是用LinkedList這種雙鏈表結構實現，用的多了自然就開始好奇它的各種操作具體是怎麼實現的？

先下面分別從用法和原始碼角度簡單記錄下如何用LinkedList實現棧和佇列

作為棧使用時，push是入棧，pop / poll是出棧，peek是獲取棧頂元素

具體使用如下示例：

LinkedList<String> stack = new LinkedList<>();
stack.push("a");
stack.push("b");
stack.push("c");
stack.push("d");
System.out.println(stack.peek());//棧為d c b a，輸出：d
System.out.println(stack.poll());//棧為d c b a，輸出：
System.out.println(stack.pop());//棧為c b a，輸出c

原始碼分析：

在使用LinkedList作為棧時，我們可以去看一下原始碼中push方法的實現，可以看到，push使用的時雙鏈表的頭插法，也就是在連結串列頭部插入元素

public void push(E e) {
    addFirst(e);
}
public void addFirst(E e) {
    linkFirst(e);
}
private void linkFirst(E e) {
    final Node<E> f = first;
    final Node<E> newNode = new Node<>(null, e, f);
    first = newNode;
    if (f == null)
        last = newNode;
    else
        f.prev = newNode;
    size++;
    modCount++;
}

作為佇列使用時，offer是入佇列，poll是出佇列，peek是獲取隊頭元素

但LinkedList實現佇列有兩種用法

①直接使用LinkedList提供的offer和poll來實現出隊、入隊、取隊頭

LinkedList<String> queue = new LinkedList<>();
queue.offer("a");
queue.offer("b");
queue.offer("c");
queue.offer("d");
System.out.println(queue.peek());//佇列為：a b c d，輸出：a
System.out.println(queue.poll());//佇列為：a b c d，輸出：a
System.out.println(queue.pop());//佇列為：b c d，輸出：

②LinkedList實現了Deque介面，Deque繼承自Queue，所以可以使用父類指向子類的方式來訪問子類方法從而實現佇列。

注意：Queue介面中出佇列只提供了poll方法，所以LinkedList的pop方法就不能使用了。

LinkedList<String> queue = new LinkedList<>();
queue.offer("a");
queue.offer("b");
queue.offer("c");
queue.offer("d");
System.out.println(queue.peek());//佇列為：a b c d，輸出：a
System.out.println(queue.poll());//佇列為：a b c d，輸出：a

原始碼分析：

上面已經貼了peek、poll、pop，這裡就只把offer的原始碼貼出來，可以看到LinkedList作為佇列時，offer方法就是從雙向連結串列尾部新增元素，然後取出時呼叫pop/poll/peek從連結串列頭部取出，從而實現FIFO。

public boolean offer(E e) {
    return add(e);
}
public boolean add(E e) {
    linkLast(e);
    return true;
}
void linkLast(E e) {
    final Node<E> l = last;
    final Node<E> newNode = new Node<>(l, e, null);
    last = newNode;
    if (l == null)
        first = newNode;
    else
        l.next = newNode;
    size++;
    modCount++;
}