一.隊列的概念

（1）隊列也是一種線性結構

（2）相比數組，隊列對應的操作是數組的子集

（3）只允許在一端插入數據操作，在另一端進行刪除數據操作，進行插入操作的一端稱為隊尾（入隊列），進行刪除操作的一端稱為隊頭（出隊列）

（4）隊列是一種先進先出的數據結構（FIFO）

此處我們先來學習一下順序隊列 ，順序隊列 就是用數組實現：比如有一個ｎ個元素的隊列，數組下標0的一端是隊頭，入隊操作就是通過數組下標一個個順序追加，不需要移動元素，但是如果刪除隊頭元素，後面的元素就要往前移動，對應的時間復雜度就是O(n)。

對於隊列，我們關註的相關實現如下：

二、代碼實現

對於該節的相關代碼，我們新建一個package（Queue）,同時為了理解方便，此時把動態數組相關代碼拷貝到該包中。

1.先創建一個Queue接口，裏面定義上面所述的方法

package Queue;

public interface Queue<E> {
    //獲取隊列中元素個數
    int getSize();

    //隊列中元素是否為空
    boolean isEmpty();

    //入隊列
    void enqueue(E e);

    //出隊列
    E dequeue();

    //獲取隊首元素
    E getFront();
}

2.創建一個類ArrayQueue實現Queue接口並重寫Object類的toString()方法

package Queue;

public class ArrayQueue<E> implements Queue<E> {
    private DynamicArray<E> array;


    //構造函數，傳入隊列的容量capacity構造函數
    public ArrayQueue(int capacity) {
        array = new DynamicArray<E>(capacity);
    }

    //無參構造函數，默認隊列的容量capacity=10
    public
 
 ArrayQueue() {
        array = new DynamicArray<E>();
    }

    //獲取隊列中元素數據是否為空
    @Override
    public boolean isEmpty() {
        return array.isEmpty();
    }

    //獲取隊列中元素個數
    @Override
    public int getSize() {
        return array.getSize();
    }

    //獲取隊列的容量
    public int getCapacity() {
        return array.getCapacity();
    }

    //入隊操作
    @Override
    public void enqueue(E e) {
        array.addLast(e);
    }

    //出隊操作
    @Override
    public E dequeue() {
        return array.removeFirst();
    }

    //獲取隊首元素
    @Override
    public E getFront() {
        return array.getFirst();
    }

    //重寫object類的toString方法
    @Override
    public String toString() {
        StringBuilder res = new StringBuilder();
        res.append("Queue:");
        res.append("front [");//體現左側為隊首
        for (int i = 0; i < array.getSize(); i++) {
            res.append(array.get(i));
            if (i != array.getSize() - 1) {
                res.append(",");
            }
        }
        res.append("] tail");//體現右側為隊尾
        return res.toString();
    }
}

3.測試

新建一個TestMain類，添加一個main函數來測試我們編寫好的ArrayQueue類

相關代碼如下：

 1 package Queue;
 2 
 3 public class TestMain {
 4     public static void main(String[] args) {
 5         ArrayQueue<Integer> queue = new ArrayQueue<Integer>();
 6         for (int i = 0; i < 10; i++) {
 7             queue.enqueue(i);
 8             System.out.println(queue);
 9 
10             if(i%3==2){//每添加3個元素出隊列一個
11                 queue.dequeue();
12                 System.out.println(queue);
13             }
14 
15         }
16 
17     }
18 }

對於第7行代碼是測試入隊列操作的，第10、11行代碼的意思是每添加3個元素出隊列一個元素。結果為：

三、數組隊列的復雜度分析

對於出隊的時間復雜度為O(n)的解釋：

由於實現數組隊列的底層是動態數組，入隊操作就是通過數組下標一個個順序追加，不需要移動元素，但是如果刪除隊頭元素（removeFirst()方法），後面的元素就要往前移動，對應的時間復雜度就是O(n)。這樣當有數組中有大量數據時性能肯定是不好的，下一節我們將進行改進，使得出隊的時間復雜度為O(1)。

源碼地址 https://github.com/FelixBin/dataStructure/tree/master/src/Queue

數組隊列