Deque

概述

一个线性 collection,支持在两端插入和移除元素。名称 deque 是“double ended queue(双端队列)”的缩写,通常读为“deck”。大多数 Deque 实现对于它们能够包含的元素数没有固定限制,但此接口既支持有容量限制的双端队列,也支持没有固定大小限制的双端队列。


特点

  1. Deque是一个Queue的子接口,是一个双端队列,支持在两端插入和移除元素
  2. deque支持索引值直接存取。
  3. Deque头部和尾部添加或移除元素都非常快速。但是在中部安插元素或移除元素比较费时。
  4. 插入、删除、获取操作支持两种形式:快速失败和返回nulltrue/false
  5. 不推荐插入null元素,null作为特定返回值表示队列为空

常用方法

第一个元素(头部) 最后一个元素(尾部)
抛出异常 特殊值 抛出异常 特殊值
插入 addFirst(e) offerFirst(e) addLast(e) offerLast(e)
移除 removeFirst() pollFirst() removeLast() pollLast()
检查 getFirst() peekFirst() getLast() peekLast()

双向队列操作

插入元素
  • addFirst(): 向队头插入元素,如果元素为null,则发生空指针异常
  • addLast(): 向队尾插入元素,如果为空,则发生空指针异常
  • offerFirst(): 向队头插入元素,如果插入成功返回true,否则返回false
  • offerLast(): 向队尾插入元素,如果插入成功返回true,否则返回false
移除元素
  • removeFirst(): 返回并移除队头元素,如果该元素是null,则发生NoSuchElementException
  • removeLast(): 返回并移除队尾元素,如果该元素是null,则发生NoSuchElementException
  • pollFirst(): 返回并移除队头元素,如果队列无元素,则返回null
  • pollLast(): 返回并移除队尾元素,如果队列无元素,则返回null
获取元素
  • getFirst(): 获取队头元素但不移除,如果队列无元素,则发生NoSuchElementException
  • getLast(): 获取队尾元素但不移除,如果队列无元素,则发生NoSuchElementException
  • peekFirst(): 获取队头元素但不移除,如果队列无元素,则返回null
  • peekLast(): 获取队尾元素但不移除,如果队列无元素,则返回null
栈操作

pop(): 弹出栈中元素,也就是返回并移除队头元素,等价于removeFirst(),如果队列无元素,则发生NoSuchElementException

push(): 向栈中压入元素,也就是向队头增加元素,等价于addFirst(),如果元素为null,则发生NoSuchElementException,如果栈空间受到限制,则发生IllegalStateException

引用场景
  1. 满足FIFO场景时
  2. 满足LIFO场景时,曾经在解析XML按标签时使用过栈这种数据结构,但是却选择Stack类,如果在进行栈选型时,更推荐使用Deque类,应为Stack是线程同步

ArrayDeque

概述

Deque 接口的大小可变数组的实现。数组双端队列没有容量限制;它们可根据需要增加以支持使用。它们不是线程安全的;在没有外部同步时,它们不支持多个线程的并发访问。禁止 null 元素。此类很可能在用作堆栈时快于 Stack,在用作队列时快于 LinkedList

特点
  1. 初始容量为16,每次扩容都会翻倍,并且容量一定是2^n。
public ArrayDeque() {
elements = new Object[16];
}
 public ArrayDeque(int numElements) {
allocateElements(numElements);
}
 private void allocateElements(int numElements) {
int initialCapacity = MIN_INITIAL_CAPACITY;
// Find the best power of two to hold elements.
// Tests "<=" because arrays aren't kept full.
if (numElements >= initialCapacity) {
initialCapacity = numElements;
initialCapacity |= (initialCapacity >>> 1);
initialCapacity |= (initialCapacity >>> 2);
initialCapacity |= (initialCapacity >>> 4);
initialCapacity |= (initialCapacity >>> 8);
initialCapacity |= (initialCapacity >>> 16);
initialCapacity++; if (initialCapacity < 0) // Too many elements, must back off
initialCapacity >>>= 1;// Good luck allocating 2 ^ 30 elements
}
elements = new Object[initialCapacity];
}

>>>是无符号右移操作,|是位或操作,经过五次右移和位或操作可以保证得到大小为 2^n-1 的数。最后在自增一,就是 2^n。

  1. 增加或删除(head)
public void addFirst(E e) {
if (e == null)
throw new NullPointerException();
elements[head = (head - 1) & (elements.length - 1)] = e;//注意点
if (head == tail)
doubleCapacity();
}
elements[head = (head - 1) & (elements.length - 1)] = e;

当head为0时,实际上是11111111&00001111,结果是00001111,也就是物理数组的尾部15;当head增长如head+1超过物理数组长度如16时,实际上是00010000&00001111,结果00000000,也就是0,这样就回到了物理数组的头部.

相当于head初始值0时,第一次就将head指针定位到数组末尾了,然后指针从后向前移动。

而addLast就与之相反,控制tail指针,从前向后移动。当tail和head相遇了就说明空间已经满了。(就像一个圆环结构)


以上

@Fzxey

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