Java双端队列-IGI

时间：2020-01-09 10:35:47 　来源:igfitidea点击:

Java Deque接口java.util.Deque表示一个双头队列，表示一个队列，我们可以在该队列的两端添加和删除元素。名称Deque是Double Ended Queue的缩写。单词Deque的发音像纸牌的" deck"一样，是" deck"。

因为我们可以从Java Deque的两端入队和出队，所以可以将Deque用作队列和堆栈。 JavaDeque接口扩展了Java Queue接口。这意味着在使用Deque时可以使用所有Java Queue方法。 Deque接口没有扩展Java Stack接口，但是Deque接口定义了使我们能够执行通常在堆栈上执行的相同操作(push，peek，pop)的方法。

双端队列实现

由于JavaDeque是一个接口，因此我们需要实例化该接口的具体实现才能使用它。我们可以在Java Collections API中的以下Deque实现中进行选择：

java.util.LinkedList
java.util.ArrayDeque

LinkedList类是一个非常标准的Deque和Queue实现。它在内部使用链接列表来对队列或者双端队列进行建模。

JavaArrayDeque类将其元素内部存储在数组中。如果元素数超过数组中的空间，则会分配一个新的数组，并且所有元素都将移到该数组中。换句话说，即使将其元素存储在数组中，" ArrayDeque"也会根据需要增长。

创建双端队列

在使用Java Deque之前，必须创建实现Deque接口的类之一的实例。这是通过创建LinkedList实例创建JavaDeque实例的示例：

Deque deque = new LinkedList();

这是通过创建ArrayDeque实例来创建JavaDeque的另一个示例：

Deque deque = new ArrayDeque();

通用双端队列

默认情况下，我们可以将任何Object放入JavaDeque中。但是，使用Java泛型可以限制我们可以插入到Deque中的对象的类型。这是一个例子：

Deque<MyObject> deque = new LinkedList<MyObject>();

现在，这个"双端队列"只能插入" MyObject"实例。然后，我们可以访问和迭代其元素，而无需强制转换它们。外观如下：

MyObject myObject = deque.remove();

for(MyObject anObject : deque){
   //do someting to anObject...
}

在声明Java Deque变量时始终指定通用类型被认为是一种好习惯。这样，编译器可以检查将什么类型插入到双端队列中，并且当我们再次将它们从双端队列中取出时，不必强制转换对象。另外，下一个阅读代码的人会更清楚此Deque应该包含哪种对象。

有关Java泛型的更多信息，请参见Java泛型教程。

将元素添加到双端队列

如本JavaDeque教程的开头所述，我们可以将元素添加到Deque的开头和结尾。 JavaDeque接口包含以下用于向其添加元素的方法：

add()
addLast()
addFirst()
offer()
offerFirst()
offerLast()

这些方法将在以下各节中说明。

add()

使用add()方法将元素添加到Deque的开头。这是在Java Deque的末尾添加元素的示例：

Deque<String> deque = new ArrayDeque<>();

deque.add("element 1");

如果不能将元素插入Deque中，则add()方法将引发异常。这与offer()方法不同，后者无法插入元素时将返回false。

实际上，add()方法是从Queue接口继承的。

addLast()

addLast()方法还将元素添加到Java Deque的末尾。这是Deque接口，等效于从Queue接口继承的add()方法。这是一个使用addLast()方法向Java Deque实例添加元素的示例：

Deque<String> deque = new ArrayDeque<>();

deque.addLast("element 1");

如果不能将元素插入Deque中，则addLast()方法将引发异常。这与offerLast()方法不同，如果无法将元素添加到双端队列，该方法将返回" false"。

addFirst()

要在Java Deque的开头(头)而不是Java的末尾添加元素，请调用addFirst()方法。这是在Java Deque的开头(头部)添加元素的示例：

Deque<String> deque = new ArrayDeque<>();

deque.addFirst("element 1");

如果不能将元素添加到Deque的开头，则addFirst()方法将引发异常。这与offerFirst()方法不同，后者无法在Deque的开头插入元素时返回false。

offer()

offer()方法会在Deque的末尾添加一个元素。如果添加元素成功，那么offer()方法将返回true。如果添加元素失败，例如如果双端队列已满，则" offer()"方法返回" false"。这与add()方法不同，后者会引发异常，因为在Deque末尾添加元素失败。这是一个使用offer()方法将元素添加到Java Deque末尾的示例：

Deque<String> deque = new ArrayDeque<>();

deque.offer("element 1");

offerLast()

像offer()一样，offerLast()方法会在Deque的末尾添加一个元素。方法名称" offerLast()"只不过是关于将元素添加到双端队列的位置而已。如果添加元素成功，则offerLast()方法将返回true。如果添加元素失败，例如如果双端队列已满，则" offerLast()"方法返回" false"。这与addLast()方法不同，后者会引发异常，因为在Deque的末尾添加元素失败。这是一个如何使用offerLast()方法将元素添加到Java Deque末尾的示例：

Deque<String> deque = new ArrayDeque<>();

deque.offerLast("element 1");

offerFirst()

offerFirst()方法将一个元素添加到双端队列的开头(头)。如果添加元素成功，那么offerFirst()方法将返回true。如果添加元素失败，例如如果双端队列已满，则" offerFirst()"方法返回" false"。这与addFirst()方法不同，后者会引发异常，因为在Deque的开头添加了一个元素而失败。这是一个如何使用offerFirst()方法将元素添加到Java Deque开头的示例：

Deque<String> deque = new ArrayDeque<>();

deque.offerFirst("element 1");

push()

push()方法将一个元素添加到Java Deque方法的开头(头)。如果添加元素失败，例如，如果Deque已满，则push()方法将引发异常。这类似于addFirst()方法的工作方式。这是一个使用push()方法将元素添加到Java Deque开头的示例：

Deque<String> deque = new LinkedList<>();

deque.push("element 0");

查看Deque中的元素

我们可以查看Java Deque的第一个和最后一个元素。窥视元素意味着无需从Deque中移除元素即可获得对该元素的引用。我们可以使用以下方法查看Java Deque的第一个和最后一个元素：

peek()
peekFirst()
peekLast()
getFirst()
getLast()

以下各节将介绍这两种方法。

peek()

peek()方法从Java Deque的开头(头)返回第一个元素，而不删除它。如果双端队列为空，则peek()返回null。这是一个使用peek()方法窥视JavaDeque的第一个元素的示例：

Deque<String> deque = new ArrayDeque<>();

deque.add("first element");
deque.add("last element");

String firstElement = deque.peek();

运行此代码后，" firstElement"将指向添加到Deque中的第一个String元素：" first element"。

peekFirst()

peekFirst()方法从Java Deque的开头(头)返回第一个元素，而不删除它。如果双端队列为空，则peekFirst()返回null。这与peek()的工作方式类似，但是方法名称peekFirst()稍微说明了我们在Deque的哪一端看。这是一个使用peekFirst()方法来窥视JavaDeque的第一个元素的示例：

Deque<String> deque = new ArrayDeque<>();

deque.add("first element");
deque.add("last element");

String firstElement = deque.peekFirst();

运行此代码后，" firstElement"将指向添加到Deque中的第一个String元素：" first element"。

peekLast()

要查看Java Deque的最后一个元素，可以使用peekLast()方法。如果双端队列为空，则peekLast()将返回null。这是一个使用peekLast()方法来窥视JavaDeque的最后一个元素的示例：

Deque<String> deque = new ArrayDeque<>();

deque.add("first element");
deque.add("last element");

String lastElement = deque.peekLast();

运行此Java示例之后，变量lastElement将指向字符串last element，因为该字符串是添加到Deque中的最后一个元素。

getFirst()

" getFirst()"方法从Java Deque的开头(头部)返回第一个元素，而不会将其删除。如果双端队列为空，则getFirst()会引发异常。这是使用getFirst()方法窥视Java Deque的第一个元素的示例：

Deque<String> deque = new ArrayDeque<>();

deque.add("first element");
deque.add("last element");

String firstElement = deque.getFirst();

运行此代码后，" firstElement"将指向添加到Deque中的第一个String元素：" first element"。

getLast()

要查看Java Deque的最后一个元素，可以使用getLast()方法。如果双端队列为空，则getLast()将返回null。这是使用getLast()方法窥视Java Deque的最后一个元素的示例：

Deque<String> deque = new ArrayDeque<>();

deque.add("first element");
deque.add("last element");

String lastElement = deque.getLast();

运行此Java示例之后，变量lastElement将指向字符串last element，因为该字符串是添加到Deque中的最后一个元素。

从双端队列中删除元素

要从Java Deque中删除元素，可以使用以下方法之一：

remove()
removeFirst()
removeLast()
poll()
pollFirst()
pollLast()

以下各节将说明每种方法。

remove()

remove()方法删除JavaDeque的第一个元素。这是"双端队列"开头的元素。实际上，remove()方法是从Queue接口继承的。 remove()方法返回从'Deque'中删除的元素。这是一个使用remove()方法删除Java'Deque'第一个元素的示例：

Deque<String> deque = new LinkedList<>();

deque.add("element 0");

String removedElement = deque.remove();

如果双端队列为空，则remove()将引发异常。这与poll()不同，后者在Deque为空时返回null。

removeFirst()

removeFirst()方法还从'Deque'中删除第一个元素，即Deque头部的元素。这是一个使用removeFirst()方法删除JavaDeque的第一个元素的示例：

Deque<String> deque = new LinkedList<>();

deque.add("element 0");

String removedElement = deque.removeFirst();

如果双端队列为空，则removeFirst()将引发异常。这与pollFirst()不同，后者在Deque为空时返回null。

removeLast()

removeLast()方法将删除'Deque'的最后一个元素，这意味着该元素位于'Deque'尾部。这是一个使用removeLast()方法删除JavaDeque的最后一个元素的示例：

Deque<String> deque = new LinkedList<>();

deque.add("element 0");
deque.add("element 1");
deque.add("element 2");

String removedElement = deque.removeLast();

运行该Java示例后，removedElement变量将指向String对象element 2，因为当调用removeLast()时，该元素是Deque的最后一个元素。

如果双端队列为空，则removeLast()将引发异常。这与pollLast()不同，后者在Deque为空时返回null。

poll()

poll()方法从Deque的开头删除一个元素。如果双端队列为空，则poll()返回null。这与remove()不同，后者在Deque为空时抛出异常。这是一个使用poll()方法从Java Deque中删除第一个元素的示例：

Deque<String> deque = new LinkedList<>();

deque.add("element 0");
deque.add("element 1");
deque.add("element 2");

String removedElement = deque.poll();

pollFirst()

pollFirst()方法从Deque的开头删除一个元素，就像poll()一样。方法名称pollFirst()只是关于该方法从何处删除元素的说法。如果双端队列为空，则pollFirst()返回null。这与removeFirst()不同，后者在Deque为空时抛出异常。这是一个使用pollFirst()方法从Java Deque中删除第一个元素的示例：

Deque<String> deque = new LinkedList<>();

deque.add("element 0");
deque.add("element 1");
deque.add("element 2");

String removedElement = deque.pollFirst();

pollLast()

pollLast()方法从双端队列的末尾删除一个元素。如果双端队列为空，则pollLast()返回null。这与removeLast()不同，后者在Deque为空时抛出异常。这是一个使用pollLast()方法从Java Deque中删除最后一个元素的示例：

Deque<String> deque = new LinkedList<>();

deque.add("element 0");
deque.add("element 1");
deque.add("element 2");

String removedElement = deque.pollLast();

pop()

pop()方法从Java Deque的开头(头部)删除元素。如果删除元素失败，例如如果Deque为空，则pop()方法将引发异常。这类似于removeFirst()方法的工作方式。这是一个使用pop()方法从Java Deque中删除第一个元素的示例：

Deque<String> deque = new LinkedList<>();

deque.push("element 0");

String removedElement = deque.pop();

检查双端队列是否包含元素

我们可以使用Java Dequecontains()方法检查Deque是否包含给定元素。如果Deque包含元素，则" contains()"方法将返回" true"，否则返回" false"。这是一个使用contains()方法检查Java Deque是否包含特定元素的示例：

Deque<String> deque = new ArrayDeque<>();

deque.add("first element");

boolean containsElement1 = deque.contains("first element");
boolean containsElement2 = deque.contains("second element");

运行此代码后，因为Deque包含Java字符串"第一个元素"，所以" containsElement1"变量将具有值" true"，而由于Deque不包含Java字符串" containsElement2"将包含值" false"，第二要素"。

双端队列大小

Java Deque的size()方法返回调用该方法时存储在Java Deque中的元素数。这是一个使用其Deque()方法获取Java Deque中元素数量的示例：

Deque<String> deque = new ArrayDeque<>();

deque.add("first element");
deque.add("second element");

int size = deque.size();

运行此代码后，size变量将包含值'2'，因为Deque在调用size()时包含2个元素。

重复双端队列元素

我们还可以迭代Java Deque的所有元素，而不仅仅是一次处理一个元素。我们可以通过两种方式迭代Deque的元素：

使用迭代器。
使用for-each循环。

这两个选项将在以下各节中进行说明。注意，在迭代过程中获得元素的顺序取决于具体的Deque实现。但是，不管实现如何，迭代元素的方法都是相同的。

通过迭代器迭代元素

迭代"双端队列"的元素的第一种方法是从"双端队列"中获取一个迭代器，并通过该迭代器来迭代元素。这是一个通过Iterator迭代Java Deque元素的示例：

Deque<String> deque = new LinkedList<>();

deque.add("element 0");
deque.add("element 1");
deque.add("element 2");

Iterator<String> iterator = deque.iterator();
while(iterator.hasNext(){
  String element = iterator.next();
}

通过For-Each循环迭代元素

迭代Deque元素的第二种方法是在Java中使用for-each循环。这是一个通过for-each循环迭代JavaDeque的元素的示例：

Deque<String> deque = new LinkedList<>();

deque.add("element 0");
deque.add("element 1");
deque.add("element 2");

for(String element : deque) {
    System.out.println(element);
}

JavaDoc中的更多详细信息

使用Deque可以做更多的事情，但是我们必须查看JavaDoc以获得更多详细信息。本文重点介绍两个最常见的操作：添加/删除元素和迭代元素。

Java双端队列

双端队列实现

创建双端队列

通用双端队列

将元素添加到双端队列

add()

addLast()

addFirst()

offer()

offerLast()

offerFirst()

push()

查看Deque中的元素

peek()

peekFirst()

peekLast()

getFirst()

getLast()

从双端队列中删除元素

remove()

removeFirst()

removeLast()

poll()

pollFirst()

pollLast()

pop()

检查双端队列是否包含元素

双端队列大小

重复双端队列元素

通过迭代器迭代元素

通过For-Each循环迭代元素

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通用双端队列

将元素添加到双端队列

add()

addLast()

addFirst()

offer()

offerLast()

offerFirst()

push()

查看Deque中的元素

peek()

peekFirst()

peekLast()

getFirst()

getLast()

从双端队列中删除元素

remove()

removeFirst()

removeLast()

poll()

pollFirst()

pollLast()

pop()

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