队列的定义
队列(Queue)是只允许在一端进行插入,而在另一端进行删除的线性表。
允许删除的一端称为队头(Front)。 允许插入的一端称为队尾(Rear)。 当队列中没有元素时称为空队列。 队列亦称作先进先出(First In First Out)的线性表,简称为FIFO表。
顺序队列和链队列
顺序队列
顺序队列是基于顺序存储结构的,一般使用数组实现。在顺序队列中需要注意溢出的情况。
"下溢"现象 当队列为空时,做出队运算产生的溢出现象。“下溢”是正常现象,常用作程序控制转移的条件。
"真上溢"现象 当队列满时,做入队运算产生空间溢出的现象。“真上溢”是一种出错状态,应设法避免。
"假上溢"现象 由于入队和出队操作中,头尾指针只增加不减小,致使被删元素的空间永远无法重新利用。当队列中实际的元素个数远远小于向量空间的规模时,也可能由于尾指针已超越向量空间的上界而不能做入队操作。该现象称为"假上溢"现象。
对于假上溢,有两种解决方案。
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采用平移元素的方法,即一旦发生“假溢出”就把整个队列的元素平移到存储区的首部。平移元素的方法效率是很低的。
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将整个队列作为循环队列来处理。这样,虽然物理上队尾在队首之前,但逻辑上队首仍然在前,作插入和删除运算时仍按"先进先出"的原则。
链队列
链队列采用链式结构实现,较之顺序队列不会出现溢出现象,而且出队、入队只需修改头结点或尾节点的地址。
java中的队列
Java根据几个关键标准提供队列实现:
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线程安全性: 如果不需要从多个线程同时访问队列,则可以使用一个简单的LinkedList作为队列;其他实现的优点是它们提供有效的线程安全性;
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是否阻塞: 各种阻塞队列实现增加了额外的方法来插入和删除队列中的元素,阻塞直到操作成为可能,并且具有可选的时间限制;
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是否有边界: 有时对可以适应队列的元素数量设置上限是有用的,例如以防止线程池在机器忙时排队太多任务;
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其他特殊操作: Java提供了按优先级排序和延迟的实现的队列。
Blocking? | Other criteria | Bound | Non-bound |
---|---|---|---|
Blocking | None | ArrayBlockingQueue | LinkedBlockingQueue |
Blocking | Priority-based | PriorityBlockingQueue | |
Blocking | Priority-based | DelayQueue | |
Non-blocking | Thread-safe | ConcurrentLinkedQueue | |
Non-blocking | Non thread-safe | LinkedList | |
Non-blocking | Non thread-safe, priority-based | PriorityQueue |