队列(单链表实现)

队列(单链表实现)队列,就是排队,先到的站前面,先离开,后到的排后面,后离开。对应到计算机中,就是添加元素在队尾,删除元素是在队头,先进先出或后进后出。添加元素也叫入队(enqueue),删除元素也叫出队(dequeue)。当然还可以查看队头元素,队中元素个数,以及是否为空,所以队列提供了API 就是enq

大家好,欢迎来到IT知识分享网。

  队列,就是排队,先到的站前面,先离开,后到的排后面,后离开。对应到计算机中,就是添加元素在队尾,删除元素是在队头,先进先出或后进后出。添加元素也叫入队(enqueue),删除元素也叫出队(dequeue)。当然还可以查看队头元素,队中元素个数,以及是否为空,所以队列提供了API 就是enqueue, dequeue,getFront, size, isEmpty。

  使用单链表实现队列

  队列在尾部添加元素,在头部删除元素。那就让链表头作为队列的头部,因为链表头部容易执行删除操作(出队)。链表尾部只能作为队列的尾部,执行插入操作(入队)。但链表尾部执行插入操作,有一个问题,那就是每次都要遍历整个链表,找到最后一个元素,才能执行插入操作。为了减少遍历,要再维护一个尾指针,指向链表的尾部。因此,使用单链表实现一个队列,链表需要维护两个指针,头指针和尾指针。头指针指向链表的头部,用于出队。尾指针指向链表尾部,用于入队。

public class LinkedQueue<T> {
    private class Node {
T data;
Node next;
Node(T data) {
this.data = data;
}
}

private Node firstNode; //头指针,队头
private Node lastNode; // 尾指针,队尾
private int size;

public void enqueue(T data){}
public T dequeue(){}
public int size(){}
public boolean isEmpty(){}
public T getFront(){}
public void clear(){}
}

  enqueue的实现,就是向链表尾部插入一个节点。创建一个新节点,如果队列(链表)为空,直接让头尾指针都指向它

队列(单链表实现)

  如果链表不空,让尾节点的next指向它,同时更新尾指针的指向,让它指向最新的尾节点

队列(单链表实现)

public void enqueue(T data){
    Node newNode = new Node(data);
    if(isEmpty()){
        firstNode = lastNode =newNode;
    } else {
        lastNode.next = newNode;
        lastNode = newNode;
    }
size++; }

  dequeue的实现,就是链表头部删除一个节点。链表为空,肯定是不能被删除的,如果链表不空,取出第一个节点,然后让头指针指向它的next节点就好了,

队列(单链表实现)

  要注意的是一直删除,头指针会指向null,也就是链表中没有元素了,尾指针也要指向null

队列(单链表实现)

public T dequeue(){
    if(isEmpty()){
        throw new RuntimeException("链表为空");
    }

    T frontData = firstNode.data;
    firstNode = firstNode.next;

    if(firstNode == null){
        lastNode = null;
    }

    size--;

    return frontData;
}

  其它几个实现比较简单

public int size(){
    return size;
}
public boolean isEmpty(){
    return firstNode == null;
}
public T getFront(){
    if(isEmpty()){
        throw new RuntimeException("链表为空");
    }

    return firstNode.data;
}

public void clear(){
    firstNode = null;
    lastNode = null;
}

  使用队列模拟现实的队列,比如买奶茶,以测算奶茶店的服务能力。如果要统计1小时内的服务能力,可以计算,在一小时内的到达人数,服务人数,等待时间等等。怎么统计呢?1小时,可以分60分钟,每一分钟检测一次,有没有顾客来,如果有就加到队列中,如果没有,就看有没有顾客在服务,如要有,就继续服务,如果没有,服务下一位顾客。怎么知道有没有人来?由于每一个顾客的到达时间是随机的,可以使用一个随机数,如果生成的随机数小于一个阈值,就说明有顾客到,反之,则没有顾客到。 由于每个顾客的服务时间也不一样,可以再使用一个随机数,计算出服务时间。可以看出有两个类,WaitLine和Customer,在WaitLine中有到达人数(numberOfArrived),服务人数(numberServed),  等待时间(totalTimeWaited),在Customer中有到达时间(arriveTime),服务时间(transactionTime)和排队号码(customerNum)。

public class WaitLine {
    private int numberOfArrivals;
    private int numberServed;
    private int totalTimeWaited;

    private class Customer {
        int arriveTime;
        int transactionTime;
        int customerNum;

        Customer(int arriveTime, int transactionTime, int customerNum) {
            this.arriveTime = arriveTime;
            this.transactionTime = transactionTime;
            this.customerNum = customerNum;
        }
    }
}

  现在模拟一下队列的情形,顾客到来的时间是随机的,假设有50%的概率会来,那就表示,只要生成的随机数小于50%,就表明顾客到了,加入队列。顾客的服务时间也是不固定的,可以声明一个最大服务时间,然后和随机数相乘,假设最大服务时间是5s。顾客有没有在服务,就是看它的服务时间有没有到0,如果到了,就表示服务完成,到下一位顾客。

// duration: 要统计的服务时间区间,比如60分钟
// arrivalProbability:每秒钟顾管到达的概率, 比如50%
// maxTransactionTime:每位顾客的最长服务时间
public void simulate(int duration, double arrivalProbability, int maxTransactionTime) {
    var line = new LinkedQueue<Customer>(); // 创建一个队列, 
    var transactionTimeLeft = 0;  // 每个顾客服务时间的剩余时间,表示一个顾客在不在服务

   // clock就是每一秒,用户的到达时间和用户的服务时间都用clock记录 for (int clock = 0; clock < duration; clock++) { // 监测用户到没到,随机数小于规定的概率,表示有顾客到 if (Math.random() < arrivalProbability) { numberOfArrivals++; var transactionTime = (int) (Math.random() * maxTransactionTime + 1);//生成每位顾客的服务时间 var customer = new Customer(clock, transactionTime, numberOfArrivals); // 创建到达的顾客 line.enqueue(customer); } // 某位顾客是否还在服务中 if (transactionTimeLeft > 0) { transactionTimeLeft--; //还在服务中,继续服务,不过服务时间要减1 } else { if(!line.isEmpty()) { var nextCustomer = line.dequeue(); // 顾客离开队列,被服务 transactionTimeLeft = nextCustomer.transactionTime - 1; // 赋值服务时间,下次验证是不是在服务他 var waitingTime = clock - nextCustomer.arriveTime; // 每个用户等待服务的时间 totalTimeWaited = totalTimeWaited + waitingTime; // 整个队列中用户等待的时间 numberServed++; } } } }

  测试一下

public static void main(String[] args) {
    WaitLine customerLine = new WaitLine();
    customerLine.simulate(20, 0.5, 5);
    System.out.println(customerLine.numberServed);
}

 

队列(单链表实现)

 

免责声明:本站所有文章内容,图片,视频等均是来源于用户投稿和互联网及文摘转载整编而成,不代表本站观点,不承担相关法律责任。其著作权各归其原作者或其出版社所有。如发现本站有涉嫌抄袭侵权/违法违规的内容,侵犯到您的权益,请在线联系站长,一经查实,本站将立刻删除。 本文来自网络,若有侵权,请联系删除,如若转载,请注明出处:https://yundeesoft.com/34422.html

(0)

相关推荐

发表回复

您的邮箱地址不会被公开。 必填项已用 * 标注

关注微信