數據結構之鏈式隊列的代碼實現及有趣應用

来源:https://www.cnblogs.com/zhuhuix/archive/2020/05/29/12989710.html
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背景 隊列[Queue]:是一種限定僅在表頭進行刪除操作,僅在表尾進行插入操作的線性表;即先進先出(FIFO-first in first out):最先插入的元素最先出來。 本文通過編碼實現鏈式隊列類,並模擬一個有趣的應用,能夠幫助我們對鏈式隊列有更深度的理解。 基本概念 結點 每個元素,除了存儲 ...


目錄

背景

隊列[Queue]:是一種限定僅在表頭進行刪除操作,僅在表尾進行插入操作的線性表;即先進先出(FIFO-first in first out):最先插入的元素最先出來。

本文通過編碼實現鏈式隊列類,並模擬一個有趣的應用,能夠幫助我們對鏈式隊列有更深度的理解。

基本概念

結點

每個元素,除了存儲其本身的信息(數據域)之外,還需存儲一個指示其直接後繼存放位置的指針。這兩部分信息組成數據元素的存儲映像,稱為結點(Node)。
在這裡插入圖片描述

代碼實現
/**
 * 結點類
 *  * @author zhuhuix
 * @date 2020-05-29
 */
public class Node<T> {
    // 數據域
    private T data;
    // 指向下一個元素的指針
    private Node<T> next;

    Node(T t, Node<T> n) {
        this.data = t;
        this.next = n;
    }

    public T getData() {
        return data;
    }

    public Node<T> getNext() {
        return next;
    }

    public void setNext(Node<T> next) {
        this.next = next;
    }
}
鏈式隊列
  • 鏈式隊列是由N個結點組成的;
  • 每個隊列有且只有一個隊頭及隊尾;
  • 入隊的結點排在隊尾;
  • 出隊的結點只能是隊頭的結點。
    在這裡插入圖片描述
代碼實現
  • 入隊:public void enQueue(T t)
  • 出隊:public T deQueue()
/**
 * 鏈隊的實現
 *
 * @author zhuhuix
 * @date 2020-05-29
 */
public class LinkQueue<T> {
    // 隊頭元素
    private Node<T> front;
    // 隊尾元素
    private Node<T> rear;
    // 隊列長度
    private Integer length;

    // 構造方法
    public LinkQueue() {
        this.front = this.rear = null;
        this.length = 0;
    }

    // 入隊enQueue
    public void enQueue(T t) {
        Node<T> n = new Node<>(t, null);
        if (this.rear != null) {
            this.rear.setNext(n);
        }
        this.rear = n;
        if (this.front==null){
            this.front=n;
        }
        this.length++;
    }

    // 出隊deQueue
    public T deQueue() {
        if (this.length == 0) {
            return null;
        }
        T data = this.front.getData();
        this.front = this.front.getNext();
        this.length--;
        return data;
    }

    // 查看隊頭元素
    public T peek() {
        if (this.length == 0) {
            return null;
        }
        T data = this.front.getData();
        return data;
    }

    //銷毀隊列
    public void destroy() {
        this.front = null;
        this.rear = null;
        this.length = 0;
    }

    public Integer getLength() {
        return length;
    }
}

鏈式隊列的應用

在java開發中,我們經常會遇到需要處理批量任務的時候,如果是用戶提交的發送郵件任務,就會形成一個先進先出的郵件隊列。我們接下來編寫一個Java程式模擬郵件的批量處理。

/**
 * 鏈隊應用--郵件類
 *
 * @author zhuhuix
 * @date 2020-05-29
 */
public class Mail {
    // 發件人
    private String from;
    // 收件人
    private String to;
    // 郵件主題
    private String subject;
    // 郵件內容
    private String content;
    // 郵件大小,單位為K
    private int size;

    public Mail(String from, String to, String subject, String content, int size) {
        this.from = from;
        this.to = to;
        this.subject = subject;
        this.content = content;
        this.size = size;
    }

    public String getFrom() {
        return from;
    }

    public void setFrom(String from) {
        this.from = from;
    }

    public String getTo() {
        return to;
    }

    public void setTo(String to) {
        this.to = to;
    }

    public String getSubject() {
        return subject;
    }

    public void setSubject(String subject) {
        this.subject = subject;
    }

    public String getContent() {
        return content;
    }

    public void setContent(String content) {
        this.content = content;
    }

    public int getSize() {
        return size;
    }

    public void setSize(int size) {
        this.size = size;
    }

}

/**
 * 鏈隊的應用--模擬批量郵件發送任務
 *
 * @author zhuhuix
 * @date 2020-05-29
 */
public class LinkQueueTest {
    public static Long id = 0L;

    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        // 定義一個鏈表隊列
        LinkQueue<Mail> queue = new LinkQueue<>();
        // 模擬將100封需要發送的郵件入列
        for(int i=1;i<=100;i++){
            queue.enQueue(new Mail("@","@","第"+i+"封郵件","",i));
        }
        // 開始批量發送100封郵件,並統計所有郵件發送的時間
        SimpleDateFormat sdf = new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd HH:mm:ss:SSS");
        Long start = System.currentTimeMillis();
        System.out.println("開始時間:" + sdf.format(start));

        while(queue.getLength()>0){
            // 用隨機數模擬發送郵件的時長
            Random random = new Random();
            TimeUnit.MILLISECONDS.sleep(random.nextInt(1000));

            System.out.println("正在發送"+queue.deQueue().getSubject());
        }

        Long end = System.currentTimeMillis();
        System.out.println("結束時間:" + sdf.format(end));
        System.out.println("耗用了" + (end - start) + "毫秒");

    }
}

代碼分析
  1. 定義一個郵件類;
  2. 建立一個存放郵件發送任務的鏈式隊列;
  3. 生成100封郵件進入發送隊列;
  4. 隊列按先進先出順序發送任務:在程式隨機數生成模擬發送時間,並顯示當前發送任務;
  5. 輸出總共發送任務時長。

結果輸出如下:
在這裡插入圖片描述

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