Java集合框架-Queue

在Java集合框架中，‌ Queue是一个接口，‌它继承自Collection接口。‌Queue代表了一个队列数据结构，‌这种结构通常遵循先进先出（‌FIFO）‌的原则。‌这意味着元素是按照它们被添加到队列中的顺序进行处理的。‌

Queue:

主要方法：‌

• boolean add(E e)：‌确保此队列包含指定的元素（‌可选操作）‌。‌如果队列已满，‌抛出IllegalStateException。‌
• E remove()：‌检索并移除此队列的头部。‌如果队列为空，‌则抛出NoSuchElementException。‌
• E poll()：‌检索并移除此队列的头部，‌如果队列为空，‌则返回null。‌
• E element()：‌检索但不移除此队列的头部。‌如果队列为空，‌则抛出NoSuchElementException。‌
• E peek()：‌检索但不移除此队列的头部，‌如果队列为空，‌则返回null。‌
• Java 集合框架还提供了Deque接口，‌它是Queue的子接口，‌代表了一个双端队列，‌允许在队列的两端进行插入和删除操作。‌LinkedList类实现了Deque接口，‌因此它可以作为一个双端队列使用。‌
• 除了LinkedList，‌Java 集合框架还提供了其他实现了Queue接口的类，‌如PriorityQueue，‌它是一个基于优先级堆的无界优先级队列，‌可以根据元素的自然顺序或者构造时提供的Comparator进行排序。‌

实现类

Java集合框架提供了多种Queue的实现， 每种实现都有其特定的用途和特性：

• LinkedList: 实现了List和接口Deque，‌因此它既可以作为列表，‌也可以作为双端队列使用。‌
• PriorityQueue: 一个基于优先级堆的无界队列，‌元素的出队顺序基于其自然顺序或者构造队列时指定的Comparator。‌
• ArrayDeque: 一个基于数组的双端队列和栈实现，‌是一个循环数组。‌

使用LinkedList作为实现Queue

import java.util.LinkedList;
import java.util.Queue;public class QueueExample {public static void main(String[] args) {Queue<Integer> queue = new LinkedList<>();// 向队列中添加元素queue.offer(1);queue.offer(2);queue.offer(3);// 访问队列头部的元素但不移除System.out.println("队列头部元素: " + queue.peek()); // 输出: 队列头部元素: 1// 移除并返回队列头部的元素System.out.println("移除的元素: " + queue.poll()); // 输出: 移除的元素: 1// 再次访问队列头部的元素System.out.println("现在队列头部元素: " + queue.peek()); // 输出: 现在队列头部元素: 2// 遍历队列for (Integer num : queue) {System.out.println(num);}// 输出: 2//      3}
}

注意事项

当使用Queue时，‌要根据你的具体需求选择合适的实现。‌例如，‌如果你需要保持元素的排序，‌那么PriorityQueue可能是一个更好的选择。‌
Queue的线程安全性因实现而异。‌例如，‌LinkedList实现的Queue不是线程安全的。‌如果你需要在多线程环境下使用，‌请考虑使用BlockingQueue或ConcurrentLinkedQueue等线程安全的实现。‌

PriorityQueue:

在Java中， PriorityQueue是一个基于优先级堆的无界优先级队列。它不允许元素null，‌并且队列的头部是根据指定的排序方式被认为是具有最小值的元素。‌如果未指定排序方式，‌则使用元素的自然顺序。‌

以下是如何在Java中使用PriorityQueue的基本步骤：

1. 创建PriorityQueue实例 ：

你可以创建一个空的PriorityQueue， 或者传入一个初始集合（ Collection） 来初始化队列。

2. 添加元素 ：
使用add()或方法offer()将元素添加到队列中。

3. 访问和移除头部元素 ：
使用方法peek()访问队列头部的元素， 但不移除它。使用方法poll()访问并移除队列头部的元素。‌

4. 自定义排序 ：
如果你想要自定义元素的排序方式， 可以创建一个Comparator并将其传递给PriorityQueue的构造函数。

简单的PriorityQueue示例

import java.util.Comparator;
import java.util.PriorityQueue;public class PriorityQueueExample {public static void main(String[] args) {// 创建一个空的PriorityQueuePriorityQueue<Integer> priorityQueue = new PriorityQueue<>();// 添加元素priorityQueue.add(4);priorityQueue.add(2);priorityQueue.add(1);priorityQueue.add(3);// 访问头部元素但不移除System.out.println("队列头部元素: " + priorityQueue.peek());// 移除并访问头部元素while (!priorityQueue.isEmpty()) {System.out.println("移除的元素: " + priorityQueue.poll());}// 创建一个具有自定义排序的PriorityQueuePriorityQueue<String> customPriorityQueue = new PriorityQueue<>(new Comparator<String>() {@Overridepublic int compare(String s1, String s2) {return s2.length() - s1.length(); // 根据字符串长度降序排序}});// 添加元素到自定义排序的PriorityQueuecustomPriorityQueue.add("apple");customPriorityQueue.add("banana");customPriorityQueue.add("cherry");// 访问并移除自定义排序的PriorityQueue的头部元素while (!customPriorityQueue.isEmpty()) {System.out.println("移除的元素: " + customPriorityQueue.poll());}}
}

在这个示例中，‌我们首先创建了一个空的PriorityQueue，‌并向其中添加了整数。‌然后，‌我们访问并移除了队列的头部元素。‌接着，‌我们创建了一个具有自定义排序的PriorityQueue，‌该队列根据字符串的长度进行降序排序，‌并向其中添加了字符串。‌最后，‌我们访问并移除了这个自定义排序队列的头部元素。‌