java数据结构(三)

public class ArrayDeque<E> extends AbstractCollection<E>
                           implements Deque<E>, Cloneable, Serializable
transient Object[] elements;
transient int head;
transient int tail;
-------、
public interface Deque<E> extends Queue<E> {

从定义可以看出,ArrayDeque类,实现了 Deque接口,而Deque继承了Queue(队列)接口;
而Queue接口,有以下功能:

boolean add(E e)
boolean offer(E e)
E remove();
E poll();
E element();
E peek();

Deque接口,定义了以下方法:

 void addFirst(E e);
 void addLast(E e);
 boolean offerFirst(E e);
 boolean offerLast(E e);
 E removeFirst();
 E removeLast();
 E pollFirst();
 E pollLast();
 E getFirst();
 E getLast();
 E peekFirst();
 E peekLast();

---------
 boolean removeFirstOccurrence(Object o);
 boolean removeLastOccurrence(Object o)
 boolean add(E e);
 boolean offer(E e);
 E remove();
 E poll();
 E element();
 E peek();

-----------
 boolean addAll(Collection<? extends E> c);
 void push(E e);
 E pop();
-----------
 boolean remove(Object o);
 boolean contains(Object o);
 int size();
 Iterator<E> iterator();
 Iterator<E> descendingIterator();

从源码来看,ArrayDeque采用了类似与双指针的双端队列结构,
其中Deque可以分为Queue 和 Stack相对应的接口;

Queue
Stack

上面两个表共定义了Deque的12个接口。添加,删除,取值都有两套接口,它们功能相同,区别是对失败情况的处理不同。一套接口遇到失败就会抛出异常,另一套遇到失败会返回特殊值(false或null)。除非某种实现对容量有限制,大多数情况下,添加操作是不会失败的。虽然Deque的接口有12个之多,但无非就是对容器的两端进行操作,或添加,或删除,或查看。明白了这一点讲解起来就会非常简单。

ArrayDeque和LinkedList是Deque的两个通用实现,由于官方更推荐使用AarryDeque用作栈和队列,加之上一篇已经讲解过LinkedList,本文将着重讲解ArrayDeque的具体实现。

从名字可以看出ArrayDeque底层通过数组实现,为了满足可以同时在数组两端插入或删除元素的需求,该数组还必须是循环的,即循环数组(circular array),也就是说数组的任何一点都可能被看作起点或者终点。ArrayDeque是非线程安全的(not thread-safe),当多个线程同时使用的时候,需要程序员手动同步;另外,该容器不允许放入null元素。
摘抄自大神

由于底层为 circular array,故其 head 和 tail 在数值上大小不一定,head代表头部的第一个有效元素,tail代表尾部可以插入的位置;
其示意图如下:

方法剖析
1、addLast()方法
像队尾增加元素(tail),

 public void addLast(E e) {
        if (e == null)  //队列中不允许放入null
            throw new NullPointerException();
        final Object[] es = elements; //新建了一个新的数组,来引用原数组
        es[tail] = e;   // 先插入,在判断是否进行扩容
        if (head == (tail = inc(tail, es.length))) //若列表已满,则进行扩容
            grow(1);
    }
 static final int inc(int i, int modulus) {
        if (++i >= modulus) i = 0; 
     //判断队尾是否已经在数组的尾部,若在则tail下一步为0
        return i;
    }
列表已满的情况

此时,tail的下一个空位为 tail+1

列表已满的情况

此时,tail的下一个空位为 0

2、addFirst() 方法
此时情况与addLast相似,只需江 tail+1 改为head-1 即可;

  public void addFirst(E e) {
        if (e == null) 
            throw new NullPointerException();
        final Object[] es = elements; 
        es[head = dec(head, es.length)] = e; // 先插入,在判断是否进行扩容
        if (head == tail)
            grow(1);
    }

 static final int dec(int i, int modulus) { 
        if (--i < 0) i = modulus - 1;
        return i;
    }

上述代码我们看到,空间问题是在插入之后解决的,因为tail总是指向下一个可插入的空位,也就意味着elements数组至少有一个空位,所以插入元素的时候不用考虑空间问题。

扩容的方法:


 private void grow(int needed) {
        // overflow-conscious code
        final int oldCapacity = elements.length;
        int newCapacity;
        // Double capacity if small; else grow by 50%
        int jump = (oldCapacity < 64) ? (oldCapacity + 2) : (oldCapacity >> 1);
       // 判断原数组长度
        if (jump < needed
            || (newCapacity = (oldCapacity + jump)) - MAX_ARRAY_SIZE > 0)
            newCapacity = newCapacity(needed, jump);
        final Object[] es = elements = Arrays.copyOf(elements, newCapacity);
        // Exceptionally, here tail == head needs to be disambiguated
        if (tail < head || (tail == head && es[head] != null)) {
            // wrap around; slide first leg forward to end of array
            int newSpace = newCapacity - oldCapacity;
            System.arraycopy(es, head,
                             es, head + newSpace,
                             oldCapacity - head);
            for (int i = head, to = (head += newSpace); i < to; i++)
                es[i] = null;
        }
    }

 private int newCapacity(int needed, int jump) {
        final int oldCapacity = elements.length, minCapacity;
        if ((minCapacity = oldCapacity + needed) - MAX_ARRAY_SIZE > 0) {
            if (minCapacity < 0)
                throw new IllegalStateException("Sorry, deque too big");
            return Integer.MAX_VALUE;
        }
        if (needed > jump)
            return minCapacity;
        return (oldCapacity + jump - MAX_ARRAY_SIZE < 0)
            ? oldCapacity + jump
            : MAX_ARRAY_SIZE;
    }

扩容分区间进行扩容,在不超过最大限度情况下,若源列表的长度小于64,则扩容为2倍,否则为1.5倍;
扩容完后,要将原有元素复制到新的队列中去;

3、pollFirst() 方法

    public E pollFirst() {
        final Object[] es;
        final int h;
        E e = elementAt(es = elements, h = head);
        if (e != null) {
            es[h] = null;
            head = inc(h, es.length);
        }
        return e;
    }
static final <E> E elementAt(Object[] es, int i) {
        return (E) es[i];
    }

pollFirst()的作用是删除并返回Deque首端元素,也即是head位置处的元素。如果容器不空,只需要直接返回elements[head]即可,当然还需要处理下标的问题。由于ArrayDeque中不允许放入null,当elements[head] == null时,意味着容器为空。

4、 pollLast()方法


    public E pollLast() {
        final Object[] es;
        final int t;
        E e = elementAt(es = elements, t = dec(tail, es.length));
        if (e != null)
            es[tail = t] = null;
        return e;
    }

pollLast()的作用是删除并返回Deque尾端元素,也即是tail位置前面的那个元素。

5、peekFirst() 和peekLast()
只返回,首端元素,并不删除元素;

最后编辑于
©著作权归作者所有,转载或内容合作请联系作者
  • 序言:七十年代末,一起剥皮案震惊了整个滨河市,随后出现的几起案子,更是在滨河造成了极大的恐慌,老刑警刘岩,带你破解...
    沈念sama阅读 159,835评论 4 364
  • 序言:滨河连续发生了三起死亡事件,死亡现场离奇诡异,居然都是意外死亡,警方通过查阅死者的电脑和手机,发现死者居然都...
    沈念sama阅读 67,598评论 1 295
  • 文/潘晓璐 我一进店门,熙熙楼的掌柜王于贵愁眉苦脸地迎上来,“玉大人,你说我怎么就摊上这事。” “怎么了?”我有些...
    开封第一讲书人阅读 109,569评论 0 244
  • 文/不坏的土叔 我叫张陵,是天一观的道长。 经常有香客问我,道长,这世上最难降的妖魔是什么? 我笑而不...
    开封第一讲书人阅读 44,159评论 0 213
  • 正文 为了忘掉前任,我火速办了婚礼,结果婚礼上,老公的妹妹穿的比我还像新娘。我一直安慰自己,他们只是感情好,可当我...
    茶点故事阅读 52,533评论 3 287
  • 文/花漫 我一把揭开白布。 她就那样静静地躺着,像睡着了一般。 火红的嫁衣衬着肌肤如雪。 梳的纹丝不乱的头发上,一...
    开封第一讲书人阅读 40,710评论 1 222
  • 那天,我揣着相机与录音,去河边找鬼。 笑死,一个胖子当着我的面吹牛,可吹牛的内容都是我干的。 我是一名探鬼主播,决...
    沈念sama阅读 31,923评论 2 313
  • 文/苍兰香墨 我猛地睁开眼,长吁一口气:“原来是场噩梦啊……” “哼!你这毒妇竟也来了?” 一声冷哼从身侧响起,我...
    开封第一讲书人阅读 30,674评论 0 203
  • 序言:老挝万荣一对情侣失踪,失踪者是张志新(化名)和其女友刘颖,没想到半个月后,有当地人在树林里发现了一具尸体,经...
    沈念sama阅读 34,421评论 1 246
  • 正文 独居荒郊野岭守林人离奇死亡,尸身上长有42处带血的脓包…… 初始之章·张勋 以下内容为张勋视角 年9月15日...
    茶点故事阅读 30,622评论 2 245
  • 正文 我和宋清朗相恋三年,在试婚纱的时候发现自己被绿了。 大学时的朋友给我发了我未婚夫和他白月光在一起吃饭的照片。...
    茶点故事阅读 32,115评论 1 260
  • 序言:一个原本活蹦乱跳的男人离奇死亡,死状恐怖,灵堂内的尸体忽然破棺而出,到底是诈尸还是另有隐情,我是刑警宁泽,带...
    沈念sama阅读 28,428评论 2 254
  • 正文 年R本政府宣布,位于F岛的核电站,受9级特大地震影响,放射性物质发生泄漏。R本人自食恶果不足惜,却给世界环境...
    茶点故事阅读 33,114评论 3 238
  • 文/蒙蒙 一、第九天 我趴在偏房一处隐蔽的房顶上张望。 院中可真热闹,春花似锦、人声如沸。这庄子的主人今日做“春日...
    开封第一讲书人阅读 26,097评论 0 8
  • 文/苍兰香墨 我抬头看了看天上的太阳。三九已至,却和暖如春,着一层夹袄步出监牢的瞬间,已是汗流浃背。 一阵脚步声响...
    开封第一讲书人阅读 26,875评论 0 197
  • 我被黑心中介骗来泰国打工, 没想到刚下飞机就差点儿被人妖公主榨干…… 1. 我叫王不留,地道东北人。 一个月前我还...
    沈念sama阅读 35,753评论 2 276
  • 正文 我出身青楼,却偏偏与公主长得像,于是被迫代替她去往敌国和亲。 传闻我的和亲对象是个残疾皇子,可洞房花烛夜当晚...
    茶点故事阅读 35,649评论 2 271

推荐阅读更多精彩内容