队列知识及编程练习总结

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目录

一、背景知识 

二、队列的应用

（一）在Spring中的应用

（二）在其他框架中的应用

（三）在实际开发中的应用

三、相关编程练习

（一）用队列实现栈

（二）使用栈实现队列

（三）设计循环队列

（四）滑动窗口最大值 

（五）课程表

（六）队列的最大值

（七）用数组实现一个队列

干货分享，感谢您的阅读！祝你编程题必过！

一、背景知识 

队列是一种常见的数据结构，其特点是先进先出（First-In-First-Out，FIFO），也就是最先入队的元素最先出队。队列可以用来实现任务调度、缓存、消息传递等应用场景。

队列通常有两个基本操作：入队（enqueue）和出队（dequeue）。入队操作将一个元素加入队列的尾部，出队操作将队列头部的元素移除并返回其值。队列还有一个获取队头元素但不移除的操作（peek）。

队列有多种实现方式，包括数组实现和链表实现。数组实现的队列通常需要指定一个固定的容量，而链表实现的队列可以动态增长。

队列还有一些变种，如双端队列（deque）和优先队列（priority queue）。双端队列支持在队头和队尾进行插入和删除操作，优先队列中元素按照一定的优先级顺序出队。

总的来说，队列的基本操作包括：

  1. 入队（enqueue）：将一个元素加入队列的尾部。
  2. 出队（dequeue）：将队列头部的元素移除并返回其值。
  3. 获取队头元素但不移除（peek）：返回队列头部的元素值，但不将其移除。
  4. 判断队列是否为空（isEmpty）：如果队列中没有元素则返回 true，否则返回 false。
  5. 判断队列是否已满（isFull）：如果队列已满则返回 true，否则返回 false。但是对于链表实现的队列来说，不需要判断队列是否已满，因为链表的长度是动态变化的。（对于数组实现的队列而言才有这个操作）

除了这些基本操作之外，队列的具体实现还可以包括其他的一些操作，例如扩容、缩容等。

按照以上的背景，展示举例：队列的大致流程就像是往管道中一个一个地放入小球，然后小球从管道前头一个个出来。（图来自图灵社区）

二、队列的应用

（一）在Spring中的应用

在 Spring 框架中，队列主要用于异步消息处理，其中的应用包括：

  1. Spring JMS（Java Message Service）：Spring JMS 可以使用 JMS 队列实现异步消息处理。消息生产者将消息发送到队列中，消息消费者从队列中获取消息并进行处理。
  2. Spring AMQP（Advanced Message Queuing Protocol）：Spring AMQP 是 Spring 对 AMQP 消息协议的支持，可以使用 AMQP 的队列实现异步消息处理。与 JMS 相比，AMQP 具有更强的消息路由和交换机管理能力。
  3. Spring Integration：Spring Integration 提供了丰富的消息通道和消息处理器，可以使用队列实现异步消息处理。
  4. Spring Batch：Spring Batch 是 Spring 提供的批处理框架，其中的 JobLauncher 实现了异步任务处理，使用了内部的任务队列进行任务调度。

总的来说，Spring 框架中队列的应用主要涉及异步消息处理，其背后的思想是将任务分发给多个线程或者处理器，提高任务的处理效率和并发能力。

（二）在其他框架中的应用

除了 Spring 框架，队列在其他一些框架中也有广泛的应用，例如：

  1. Apache Kafka：Apache Kafka 是一个分布式消息队列，被广泛用于大规模数据流处理和实时数据管道。它提供高可用、高可靠的消息传输服务，支持多个消费者和分区，同时还具有高性能和可扩展性。
  2. RabbitMQ：RabbitMQ 是一个 AMQP 实现，支持多种消息队列模式，包括点对点、发布/订阅和路由等。它具有高可用、高可靠性和高性能，支持多种客户端语言和多种平台。
  3. Redis：Redis 是一个内存中的数据结构存储系统，可以使用 Redis List 实现队列。它支持数据持久化、集群和复制，同时还支持多种数据结构操作和多种客户端语言。
  4. ActiveMQ：ActiveMQ 是一个开源的 JMS 实现，支持多种消息队列模式，包括点对点、发布/订阅和通配符等。它具有高可用、高可靠性和高性能，同时还支持多种客户端语言和多种平台。

总的来说，队列在分布式系统和大规模数据处理中扮演着重要的角色，被广泛应用于消息传输、任务调度、数据流处理等场景。

（三）在实际开发中的应用

在实际开发工作中，队列可以应用于多个场景，例如：

  1. 异步任务处理：当系统需要执行大量耗时的任务时，可以将任务放入队列中，由多个工作者线程异步地处理任务，从而提高系统的并发能力和性能。
  2. 消息队列：当系统需要在多个进程或者机器之间传递消息时，可以使用消息队列。生产者将消息放入队列中，消费者从队列中获取消息并进行处理，从而实现不同进程或者机器之间的异步通信。
  3. 数据流处理：当系统需要处理大规模的数据流时，可以使用队列将数据分配给多个处理节点进行处理。例如，将用户行为日志放入队列中，由多个处理节点进行数据分析和挖掘。
  4. 任务调度：当系统需要执行周期性的任务时，可以使用队列进行任务调度。将任务放入队列中，由任务调度器定时执行任务，并将执行结果返回给系统。
  5. 网络流量控制：当系统需要控制网络流量时，可以使用队列进行流量控制。例如，将网络请求放入队列中，限制同时处理请求的数量，从而避免系统崩溃。

总的来说，队列在实际开发工作中应用广泛，涉及任务调度、消息传输、数据处理等多个场景，可以提高系统的并发能力和性能，提高系统的可靠性和稳定性。

三、相关编程练习

（一）用队列实现栈

与栈知识及编程练习总结_张彦峰ZYF的博客-CSDN博客中练习三（五）相同，请直接跳转阅读。

（二）使用栈实现队列

与栈知识及编程练习总结_张彦峰ZYF的博客-CSDN博客中练习三（四）相同，请直接跳转阅读。

（三）设计循环队列

题目描述：设计你的循环队列实现。 循环队列是一种线性数据结构，其操作表现基于 FIFO（先进先出）原则并且队尾被连接在队首之后以形成一个循环。它也被称为“环形缓冲器”。

循环队列的一个好处是我们可以利用这个队列之前用过的空间。在一个普通队列里，一旦一个队列满了，我们就不能插入下一个元素，即使在队列前面仍有空间。但是使用循环队列，我们能使用这些空间去存储新的值。

你的实现应该支持如下操作：

  • MyCircularQueue(k): 构造器，设置队列长度为 k 。
  • Front: 从队首获取元素。如果队列为空，返回 -1 。
  • Rear: 获取队尾元素。如果队列为空，返回 -1 。
  • enQueue(value): 向循环队列插入一个元素。如果成功插入则返回真。
  • deQueue(): 从循环队列中删除一个元素。如果成功删除则返回真。
  • isEmpty(): 检查循环队列是否为空。
  • isFull(): 检查循环队列是否已满。

示例：

MyCircularQueue circularQueue = new MyCircularQueue(3); // 设置长度为 3
circularQueue.enQueue(1);  // 返回 true
circularQueue.enQueue(2);  // 返回 true
circularQueue.enQueue(3);  // 返回 true
circularQueue.enQueue(4);  // 返回 false，队列已满
circularQueue.Rear();  // 返回 3
circularQueue.isFull();  // 返回 true
circularQueue.deQueue();  // 返回 true
circularQueue.enQueue(4);  // 返回 true
circularQueue.Rear();  // 返回 4
 

提示：

  • 所有的值都在 0 至 1000 的范围内；
  • 操作数将在 1 至 1000 的范围内；
  • 请不要使用内置的队列库。

来源：力扣（LeetCode）
链接：https://leetcode.cn/problems/design-circular-queue

解题思路

比较常见的实现方式，使用一个数组和两个指针 front 和 rear 分别指向队列的头部和尾部，同时使用一个变量 size 维护队列中元素的个数，在 enQueue() 和 deQueue() 方法中，需要将指针向后移动一位，并使用取模操作保证指针不会越界。在 enQueue() 方法中，还需要注意特殊情况，即当队列为空时，需要将 front 指向插入的元素。

这个实现方式的时间复杂度为O(1)。

 具体代码展示

  1.  class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="1">
class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line">package org.zyf.javabasic.letcode.queue;
  • class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="2">
    • class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line">
  • class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="3"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line">/**
  • class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="4"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line"> * @author yanfengzhang
  • class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="5"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line"> * @description 设计你的循环队列实现。
  • class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="6"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line"> * 循环队列是一种线性数据结构，其操作表现基于 FIFO（先进先出）原则并且队尾被连接在队首之后以形成一个循环。它也被称为“环形缓冲器”。
  • class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="7"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line"> *

  • class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="8"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line"> * 循环队列的一个好处是我们可以利用这个队列之前用过的空间。
  • class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="9"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line"> * 在一个普通队列里，一旦一个队列满了，我们就不能插入下一个元素，即使在队列前面仍有空间。
  • class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="10"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line"> * 但是使用循环队列，我们能使用这些空间去存储新的值。
  • class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="11"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line"> * @date 2023/4/9 14:58
  • class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="12"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line"> */
  • class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="13"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line">public class MyCircularQueue {
  • class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="14"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line"> /*存储队列元素的数组*/
  • class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="15"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line"> private int[] data;
  • class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="16"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line"> /*队头指针，指向队头元素*/
  • class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="17"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line"> private int front;
  • class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="18"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line"> /*队尾指针，指向队尾元素的下一个位置*/
  • class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="19"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line"> private int rear;
  • class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="20"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line"> /*队列中元素的个数*/
  • class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="21"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line"> private int size;
  • class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="22"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line">
  • class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="23"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line"> public MyCircularQueue(int k) {
  • class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="24"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line"> /*初始化数组*/
  • class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="25"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line"> data = new int[k];
  • class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="26"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line"> /*初始时队头指针指向 -1*/
  • class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="27"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line"> front = -1;
  • class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="28"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line"> /*初始时队尾指针指向 -1*/
  • class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="29"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line"> rear = -1;
  • class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="30"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line"> /*初始时队列中元素个数为 0*/
  • class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="31"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line"> size = 0;
  • class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="32"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line"> }
  • class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="33"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line">
  • class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="34"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line"> public boolean enQueue(int value) {
  • class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="35"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line"> /*队列已满，插入失败*/
  • class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="36"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line"> if (isFull()) {
  • class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="37"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line"> return false;
  • class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="38"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line"> }
  • class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="39"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line"> /*队列为空，需要将 front 指向插入的元素*/
  • class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="40"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line"> if (isEmpty()) {
  • class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="41"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line"> front = 0;
  • class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="42"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line"> }
  • class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="43"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line"> /*队尾指针向后移动一位，并使用取模操作保证指针不会越界*/
  • class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="44"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line"> rear = (rear + 1) % data.length;
  • class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="45"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line"> /*在队尾插入元素*/
  • class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="46"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line"> data[rear] = value;
  • class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="47"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line"> /*队列中元素个数加一*/
  • class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="48"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line"> size++;
  • class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="49"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line"> /*插入成功*/
  • class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="50"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line"> return true;
  • class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="51"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line"> }
  • class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="52"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line">
  • class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="53"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line"> public boolean deQueue() {
  • class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="54"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line"> /*队列为空，删除失败*/
  • class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="55"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line"> if (isEmpty()) {
  • class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="56"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line"> return false;
  • class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="57"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line"> }
  • class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="58"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line"> /*队列中只有一个元素，需要将 front 和 rear 指向 -1*/
  • class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="59"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line"> if (front == rear) {
  • class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="60"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line"> front = -1;
  • class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="61"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line"> rear = -1;
  • class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="62"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line"> }
  • class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="63"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line"> /*队列中有多个元素，需要将 front 指针向后移动一位*/
  • class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="64"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line"> else {
  • class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="65"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line"> /*队头指针向后移动一位，并使用取模操作保证指针不会越界*/
  • class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="66"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line"> front = (front + 1) % data.length;
  • class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="67"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line"> }
  • class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="68"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line"> /*队列中元素个数减一*/
  • class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="69"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line"> size--;
  • class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="70"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line"> /*删除成功*/
  • class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="71"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line"> return true;
  • class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="72"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line"> }
  • class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="73"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line">
  • class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="74"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line"> public int Front() {
  • class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="75"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line"> if (isEmpty()) {
  • class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="76"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line"> /*队列为空，返回 -1*/
  • class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="77"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line"> return -1;
  • class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="78"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line"> }
  • class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="79"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line"> /*返回队头元素*/
  • class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="80"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line"> return data[front];
  • class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="81"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line"> }
  • class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="82"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line">
  • class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="83"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line"> public int Rear() {
  • class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="84"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line"> /*队列为空，返回 -1*/
  • class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="85"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line"> if (isEmpty()) {
  • class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="86"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line"> return -1;
  • class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="87"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line"> }
  • class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="88"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line"> /*返回队尾元素*/
  • class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="89"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line"> return data[rear];
  • class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="90"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line"> }
  • class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="91"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line">
  • class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="92"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line"> public boolean isEmpty() {
  • class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="93"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line"> /*判断队列是否为空*/
  • class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="94"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line"> return size == 0;
  • class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="95"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line"> }
  • class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="96"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line">
  • class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="97"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line"> public boolean isFull() {
  • class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="98"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line"> /*判断队列是否已满*/
  • class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="99"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line"> return size == data.length;
  • class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="100"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line"> }
  • class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="101"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line">
  • class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="102"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line"> /**
  • class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="103"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line"> * 在该测试代码中，我们创建了一个容量为 3 的循环队列，
  • class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="104"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line"> * 然后进行了一系列操作来测试该类的实现是否正确。
  • class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="105"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line"> * 最后输出的结果符合预期，说明该循环队列的实现是正确的。
  • class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="106"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line"> */
  • class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="107"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line"> public static void main(String[] args) {
  • class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="108"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line"> /*创建容量为 3 的循环队列*/
  • class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="109"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line"> MyCircularQueue circularQueue = new MyCircularQueue(3);
  • class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="110"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line"> /*输出 true，队列变为 [1]*/
  • class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="111"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line"> System.out.println(circularQueue.enQueue(1));
  • class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="112"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line"> /*输出 true，队列变为 [1, 2]*/
  • class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="113"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line"> System.out.println(circularQueue.enQueue(2));
  • class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="114"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line"> /*输出 true，队列变为 [1, 2, 3]*/
  • class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="115"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line"> System.out.println(circularQueue.enQueue(3));
  • class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="116"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line"> /*输出 false，队列已满，插入失败*/
  • class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="117"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line"> System.out.println(circularQueue.enQueue(4));
  • class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="118"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line"> /*输出 3，队尾元素为 3*/
  • class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="119"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line"> System.out.println(circularQueue.Rear());
  • class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="120"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line"> /*输出 true，队列已满*/
  • class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="121"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line"> System.out.println(circularQueue.isFull());
  • class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="122"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line"> /*输出 true，队列变为 [2, 3]*/
  • class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="123"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line"> System.out.println(circularQueue.deQueue());
  • class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="124"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line"> /*输出 true，队列变为 [2, 3, 4]*/
  • class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="125"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line"> System.out.println(circularQueue.enQueue(4));
  • class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="126"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line"> /*输出 4，队尾元素为 4*/
  • class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="127"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line"> System.out.println(circularQueue.Rear());
  • class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="128"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line"> }
  • class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="129"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line">}
    •  class="hljs-button signin active" data-title="登录复制" data-report-click="{"spm":"1001.2101.3001.4334"}" onclick="hljs.signin(event)">

    （四）滑动窗口最大值 

    题目描述：给定一个整数数组 nums，有一个大小为 k 的滑动窗口从数组的最左侧移动到数组的最右侧。你只可以看到在滑动窗口内的 k 个数字。滑动窗口每次只向右移动一位。

    返回滑动窗口中的最大值。

    示例:输入: nums = [1,3,-1,-3,5,3,6,7], 和 k = 3       输出: [3,3,5,5,6,7]

    解释:滑动窗口的位置 最大值

    提示：你可以假设 k 总是有效的，在输入数组不为空的情况下，1 ≤ k ≤ 输入数组的大小。

    进阶：你能在线性时间复杂度内解决此题吗？

    解题思路

    滑动窗口最大值问题可以使用单调队列来解决，具体思路如下：

    1. 我们使用双端队列 deque，存储数组的下标。deque 中的元素按照从大到小的顺序排列，即 deque 中的第一个元素是滑动窗口中的最大值。
    2. 我们遍历数组，依次将元素放入 deque 中。当元素个数大于 k 时，我们需要将 deque 的第一个元素弹出，因为它不在滑动窗口中了。
    3. 对于新加入 deque 的元素，从队尾开始比较，如果队尾的元素比当前元素小，则说明队尾的元素不可能是滑动窗口中的最大值，将其弹出。直到队尾的元素比当前元素大，或者 deque 为空，我们再将当前元素插入队尾。
    4. 每次队列中的最大值即为 deque 的第一个元素，我们将其存入结果数组中。

    由于每个元素最多进 deque 和出 deque 一次，因此时间复杂度为 O(n)。

    需要注意的是，deque 中存储的是数组中元素的下标，而不是元素本身。因此在计算 deque 中的最大值时，需要根据下标从原数组中取出对应的元素。

    具体代码展示

    1.  class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="1"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line">package org.zyf.javabasic.letcode.queue;
    2.  class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="2"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line"> 
    3.  class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="3"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line">import java.util.Arrays;
    4.  class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="4"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line">import java.util.Deque;
    5.  class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="5"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line">import java.util.LinkedList;
    6.  class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="6"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line"> 
    7.  class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="7"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line">/**
    8.  class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="8"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line"> * @author yanfengzhang
    9.  class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="9"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line"> * @description 给定一个整数数组 nums，有一个大小为 k 的滑动窗口从数组的最左侧移动到数组的最右侧。
    10.  class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="10"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line"> * 你只可以看到在滑动窗口内的 k 个数字。滑动窗口每次只向右移动一位。
    11.  class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="11"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line"> * 返回滑动窗口中的最大值。
    12.  class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="12"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line"> * @date 2023/4/9  15:23
    13.  class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="13"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line"> */
    14.  class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="14"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line">public class MaxSlidingWindow {
    15.  class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="15"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line"> 
    16.  class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="16"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line">    /**
    17.  class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="17"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line">     * 1 我们使用双端队列 deque，存储数组的下标。deque 中的元素按照从大到小的顺序排列，即 deque 中的第一个元素是滑动窗口中的最大值。
    18.  class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="18"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line">     * 2 我们遍历数组，依次将元素放入 deque 中。当元素个数大于 k 时，我们需要将 deque 的第一个元素弹出，因为它不在滑动窗口中了。
    19.  class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="19"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line">     * 3 对于新加入 deque 的元素，从队尾开始比较，如果队尾的元素比当前元素小，
    20.  class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="20"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line">     * 则说明队尾的元素不可能是滑动窗口中的最大值，将其弹出。
    21.  class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="21"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line">     * 直到队尾的元素比当前元素大，或者 deque 为空，我们再将当前元素插入队尾。
    22.  class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="22"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line">     * 4 每次队列中的最大值即为 deque 的第一个元素，我们将其存入结果数组中。
    23.  class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="23"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line">     */
    24.  class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="24"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line">    public int[] maxSlidingWindow(int[] nums, int k) {
    25.  class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="25"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line">        int n = nums.length;
    26.  class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="26"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line">        if (n == 0) {
    27.  class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="27"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line">            return new int[0];
    28.  class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="28"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line">        }
    29.  class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="29"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line">        if (k == 1) {
    30.  class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="30"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line">            return nums;
    31.  class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="31"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line">        }
    32.  class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="32"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line"> 
    33.  class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="33"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line">        /*双端队列，存储数组下标*/
    34.  class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="34"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line">        Deque deque = new LinkedList<>();
    35.  class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="35"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line"> 
    36.  class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="36"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line">        /*初始化队列，从 0 到 k - 1，把队列中比 nums[i] 小的元素全部弹出*/
    37.  class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="37"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line">        for (int i = 0; i < k; i++) {
    38.  class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="38"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line">            while (!deque.isEmpty() && nums[i] >= nums[deque.peekLast()]) {
    39.  class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="39"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line">                deque.pollLast();
    40.  class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="40"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line">            }
    41.  class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="41"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line">            deque.offerLast(i);
    42.  class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="42"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line">        }
    43.  class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="43"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line"> 
    44.  class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="44"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line">        int[] ans = new int[n - k + 1];
    45.  class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="45"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line">        ans[0] = nums[deque.peekFirst()];
    46.  class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="46"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line"> 
    47.  class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="47"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line">        /*遍历数组，维护队列中的元素*/
    48.  class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="48"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line">        for (int i = k; i < n; i++) {
    49.  class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="49"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line">            /*判断队首是否在滑动窗口中*/
    50.  class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="50"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line">            if (deque.peekFirst() <= i - k) {
    51.  class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="51"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line">                deque.pollFirst();
    52.  class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="52"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line">            }
    53.  class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="53"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line"> 
    54.  class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="54"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line">            /*把队列中比 nums[i] 小的元素全部弹出*/
    55.  class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="55"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line">            while (!deque.isEmpty() && nums[i] >= nums[deque.peekLast()]) {
    56.  class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="56"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line">                deque.pollLast();
    57.  class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="57"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line">            }
    58.  class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="58"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line"> 
    59.  class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="59"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line">            /*将当前元素插入队尾*/
    60.  class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="60"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line">            deque.offerLast(i);
    61.  class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="61"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line"> 
    62.  class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="62"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line">            ans[i - k + 1] = nums[deque.peekFirst()];
    63.  class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="63"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line">        }
    64.  class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="64"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line"> 
    65.  class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="65"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line">        return ans;
    66.  class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="66"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line">    }
    67.  class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="67"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line"> 
    68.  class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="68"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line">    public static void main(String[] args) {
    69.  class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="69"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line">        int[] nums = {1, 3, -1, -3, 5, 3, 6, 7};
    70.  class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="70"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line">        int k = 3;
    71.  class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="71"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line">        int[] result = new MaxSlidingWindow().maxSlidingWindow(nums, k);
    72.  class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="72"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line">        /*输出：[3, 3, 5, 5, 6, 7]*/
    73.  class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="73"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line">        System.out.println(Arrays.toString(result));
    74.  class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="74"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line"> 
    75.  class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="75"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line">    }
    76.  class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="76"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line">}
     class="hljs-button signin active" data-title="登录复制" data-report-click="{"spm":"1001.2101.3001.4334"}" onclick="hljs.signin(event)">

    （五）课程表

    题目描述：你这个学期必须选修 numCourses 门课程，记为 0 到 numCourses - 1 。

    在选修某些课程之前需要一些先修课程。 先修课程按数组 prerequisites 给出，其中 prerequisites[i] = [ai, bi] ，表示如果要学习课程 ai 则 必须 先学习课程  bi 。

    例如，先修课程对 [0, 1] 表示：想要学习课程 0 ，你需要先完成课程 1 。
    请你判断是否可能完成所有课程的学习？如果可以，返回 true ；否则，返回 false 。

     提示：

    来源：力扣（LeetCode）
    链接：https://leetcode.cn/problems/course-schedule

    解题思路

    该问题可以抽象成一个有向图，课程之间的先修关系可以表示为图中的边。因此，该问题就转化为在有向图中判断是否存在环。若存在环，那么就无法完成所有课程的学习，否则就可以完成。

    使用拓扑排序算法可以解决该问题。拓扑排序可以输出图的节点，满足节点的前驱节点已经全部输出。对于本题，我们可以使用拓扑排序来判断有向图中是否存在环。具体做法是，每次选择一个入度为 0 的节点，并移除该节点以及以该节点为起点的所有边，重复这个过程直到图为空，若过程中存在没有入度为 0 的节点的情况，那么就说明图中存在环。如果最终能够将所有节点输出，那么就说明没有环，可以完成所有课程的学习。

    也可以使用队列实现拓扑排序算法。具体实现方法是：

    1. 统计所有节点的入度，将入度为 0 的节点加入队列。
    2. 取出队首节点，输出该节点，并将以该节点为起点的所有边移除，更新它们的入度。如果某个节点入度变为 0，则将该节点加入队列。
    3. 重复第 2 步，直到队列为空或者无法再取出入度为 0 的节点。

    如果最终能够输出所有节点，说明不存在环；否则，说明存在环。

    具体代码展示

    1.  class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="1"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line">package org.zyf.javabasic.letcode.queue;
    2.  class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="2"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line"> 
    3.  class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="3"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line">import java.util.LinkedList;
    4.  class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="4"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line">import java.util.Queue;
    5.  class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="5"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line"> 
    6.  class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="6"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line">/**
    7.  class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="7"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line"> * @author yanfengzhang
    8.  class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="8"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line"> * @description 你这个学期必须选修 numCourses 门课程，记为0到numCourses - 1 。
    9.  class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="9"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line"> * 在选修某些课程之前需要一些先修课程。
    10.  class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="10"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line"> * 先修课程按数组prerequisites 给出，其中prerequisites[i] = [ai, bi] ，表示如果要学习课程ai 则 必须 先学习课程bi 。
    11.  class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="11"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line"> * 
    12.  class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="12"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line"> * 例如，先修课程对[0, 1] 表示：想要学习课程 0 ，你需要先完成课程 1 。
    13.  class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="13"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line"> * 请你判断是否可能完成所有课程的学习？如果可以，返回 true ；否则，返回 false 。
    14.  class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="14"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line"> * @date 2023/4/9  15:55
    15.  class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="15"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line"> */
    16.  class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="16"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line">public class CanFinishCourses {
    17.  class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="17"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line"> 
    18.  class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="18"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line">    /**
    19.  class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="19"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line">     * 使用队列实现拓扑排序算法。具体实现方法是：
    20.  class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="20"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line">     * 统计所有节点的入度，将入度为 0 的节点加入队列。
    21.  class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="21"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line">     * 取出队首节点，输出该节点，并将以该节点为起点的所有边移除，更新它们的入度。如果某个节点入度变为 0，则将该节点加入队列。
    22.  class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="22"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line">     * 重复第 2 步，直到队列为空或者无法再取出入度为 0 的节点。
    23.  class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="23"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line">     * 如果最终能够输出所有节点，说明不存在环；否则，说明存在环。
    24.  class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="24"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line">     */
    25.  class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="25"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line">    public boolean canFinish(int numCourses, int[][] prerequisites) {
    26.  class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="26"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line">        /*记录每个节点的入度*/
    27.  class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="27"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line">        int[] inDegree = new int[numCourses];
    28.  class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="28"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line">        for (int[] pre : prerequisites) {
    29.  class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="29"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line">            inDegree[pre[0]]++;
    30.  class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="30"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line">        }
    31.  class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="31"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line"> 
    32.  class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="32"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line">        Queue queue = new LinkedList<>();
    33.  class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="33"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line">        /*将入度为 0 的节点加入队列*/
    34.  class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="34"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line">        for (int i = 0; i < numCourses; i++) {
    35.  class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="35"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line">            if (inDegree[i] == 0) {
    36.  class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="36"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line">                queue.offer(i);
    37.  class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="37"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line">            }
    38.  class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="38"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line">        }
    39.  class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="39"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line"> 
    40.  class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="40"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line">        int count = 0;
    41.  class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="41"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line">        /*取出队首节点，输出该节点，并将以该节点为起点的所有边移除，更新它们的入度*/
    42.  class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="42"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line">        while (!queue.isEmpty()) {
    43.  class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="43"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line">            int curr = queue.poll();
    44.  class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="44"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line">            count++;
    45.  class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="45"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line">            for (int[] pre : prerequisites) {
    46.  class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="46"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line">                if (pre[1] == curr) {
    47.  class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="47"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line">                    inDegree[pre[0]]--;
    48.  class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="48"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line">                    if (inDegree[pre[0]] == 0) {
    49.  class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="49"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line">                        queue.offer(pre[0]);
    50.  class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="50"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line">                    }
    51.  class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="51"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line">                }
    52.  class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="52"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line">            }
    53.  class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="53"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line">        }
    54.  class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="54"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line"> 
    55.  class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="55"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line">        /*如果最终能够输出所有节点，说明不存在环；否则，说明存在环*/
    56.  class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="56"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line">        return count == numCourses;
    57.  class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="57"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line">    }
    58.  class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="58"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line">}
     class="hljs-button signin active" data-title="登录复制" data-report-click="{"spm":"1001.2101.3001.4334"}" onclick="hljs.signin(event)">

    （六）队列的最大值

    题目描述：请定义一个队列并实现函数 max_value 得到队列里的最大值，要求函数max_value、push_back 和 pop_front 的均摊时间复杂度都是O(1)。

    若队列为空，pop_front 和 max_value 需要返回 -1

     限制：

    来源：力扣（LeetCode）
    链接：https://leetcode.cn/problems/dui-lie-de-zui-da-zhi-lcof

    解题思路

    可以使用两个队列来实现，一个队列用来存储插入的元素，另一个队列用来存储当前队列中的最大值。

    具体实现时，我们可以使用两个 LinkedList 来实现双端队列，一个队列用来存储插入的元素，另一个队列用来存储当前队列中的最大值。

    每次插入元素时，先将该元素插入到存储元素的队列中，然后将最大值队列中小于等于该元素的元素全部弹出，保证最大值队列中的元素始终是递减的。然后将该元素插入到最大值队列中。

    当需要弹出队首元素时，如果队首元素等于最大值队列中的第一个元素，则同时弹出该元素。

    由于每个元素最多只会被弹入和弹出一次，因此总时间复杂度为O(n)，均摊时间复杂度为 O(1)。

    具体代码展示

    1.  class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="1"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line">package org.zyf.javabasic.letcode.queue;
    2.  class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="2"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line"> 
    3.  class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="3"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line">import java.util.LinkedList;
    4.  class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="4"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line"> 
    5.  class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="5"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line">/**
    6.  class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="6"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line"> * @author yanfengzhang
    7.  class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="7"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line"> * @description 请定义一个队列并实现函数 max_value 得到队列里的最大值，
    8.  class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="8"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line"> * 要求函数max_value、push_back 和 pop_front 的均摊时间复杂度都是O(1)。
    9.  class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="9"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line"> * 
    10.  class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="10"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line"> * 若队列为空，pop_front 和 max_value需要返回 -1
    11.  class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="11"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line"> * @date 2023/4/9  16:19
    12.  class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="12"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line"> */
    13.  class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="13"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line">public class MaxQueue {
    14.  class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="14"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line">    /*存储正常数据的队列*/
    15.  class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="15"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line">    private LinkedList queue;
    16.  class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="16"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line">    /*存储当前队列中最大值的队列*/
    17.  class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="17"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line">    private LinkedList maxQueue;
    18.  class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="18"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line"> 
    19.  class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="19"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line">    public MaxQueue() {
    20.  class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="20"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line">        queue = new LinkedList<>();
    21.  class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="21"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line">        maxQueue = new LinkedList<>();
    22.  class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="22"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line">    }
    23.  class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="23"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line"> 
    24.  class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="24"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line">    public int max_value() {
    25.  class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="25"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line">        if (maxQueue.isEmpty()) {
    26.  class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="26"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line">            return -1;
    27.  class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="27"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line">        }
    28.  class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="28"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line">        /*返回最大值队列的队首元素*/
    29.  class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="29"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line">        return maxQueue.peekFirst();
    30.  class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="30"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line">    }
    31.  class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="31"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line"> 
    32.  class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="32"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line">    public void push_back(int value) {
    33.  class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="33"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line">        /*将元素加入正常队列*/
    34.  class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="34"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line">        queue.offerLast(value);
    35.  class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="35"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line">        while (!maxQueue.isEmpty() && maxQueue.peekLast() < value) {
    36.  class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="36"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line">            /*将小于当前元素的元素从最大值队列中弹出*/
    37.  class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="37"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line">            maxQueue.pollLast();
    38.  class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="38"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line">        }
    39.  class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="39"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line">        /*将当前元素加入最大值队列*/
    40.  class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="40"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line">        maxQueue.offerLast(value);
    41.  class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="41"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line">    }
    42.  class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="42"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line"> 
    43.  class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="43"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line">    public int pop_front() {
    44.  class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="44"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line">        if (queue.isEmpty()) {
    45.  class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="45"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line">            return -1;
    46.  class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="46"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line">        }
    47.  class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="47"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line">        /*弹出正常队列的队首元素*/
    48.  class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="48"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line">        int front = queue.pollFirst();
    49.  class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="49"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line">        if (front == maxQueue.peekFirst()) {
    50.  class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="50"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line">            /*如果该元素是最大值队列的队首元素，则同时弹出*/
    51.  class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="51"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line">            maxQueue.pollFirst();
    52.  class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="52"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line">        }
    53.  class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="53"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line">        return front;
    54.  class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="54"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line">    }
    55.  class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="55"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line"> 
    56.  class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="56"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line">    public static void main(String[] args) {
    57.  class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="57"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line">        MaxQueue q = new MaxQueue();
    58.  class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="58"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line">        /*输出 -1*/
    59.  class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="59"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line">        System.out.println(q.max_value());
    60.  class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="60"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line">        q.push_back(1);
    61.  class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="61"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line">        q.push_back(3);
    62.  class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="62"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line">        q.push_back(2);
    63.  class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="63"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line">        /*输出 3*/
    64.  class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="64"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line">        System.out.println(q.max_value());
    65.  class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="65"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line">        /*输出 1*/
    66.  class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="66"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line">        System.out.println(q.pop_front());
    67.  class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="67"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line">        /*输出 3*/
    68.  class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="68"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line">        System.out.println(q.max_value());
    69.  class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="69"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line">        /*输出 3*/
    70.  class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="70"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line">        System.out.println(q.pop_front());
    71.  class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="71"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line">        /*输出 2*/
    72.  class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="72"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line">        System.out.println(q.max_value());
    73.  class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="73"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line">        /*输出 2*/
    74.  class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="74"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line">        System.out.println(q.pop_front());
    75.  class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="75"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line">        /*输出 -1*/
    76.  class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="76"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line">        System.out.println(q.max_value());
    77.  class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="77"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line">    }
    78.  class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="78"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line"> 
    79.  class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="79"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line">}
     class="hljs-button signin active" data-title="登录复制" data-report-click="{"spm":"1001.2101.3001.4334"}" onclick="hljs.signin(event)">

    （七）用数组实现一个队列

    题目描述：设计并实现一个基于数组的队列（Queue）数据结构，要求支持入队（enqueue）和出队（dequeue）操作，并能够正确地维护队列的顺序。

    解题思路

    要使用数组实现一个队列，可以利用数组的特性进行操作。以下是一种常见的实现思路：

    1. 创建一个固定大小的数组，用于存储队列的元素。
    2. 使用两个指针，分别指向队列的头部和尾部。
    3. 初始时，头部和尾部指针都指向数组的起始位置。
    4. 入队操作：将元素添加到尾部指针所指向的位置，然后将尾部指针后移一位。
    5. 出队操作：将头部指针所指向的元素移除，并将头部指针后移一位。
    6. 队列为空时，头部和尾部指针指向同一个位置。

    具体代码展示

    1.  class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="1"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line">package org.zyf.javabasic.letcode.queue;
    2.  class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="2"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line"> 
    3.  class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="3"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line">/**
    4.  class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="4"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line"> * @author yanfengzhang
    5.  class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="5"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line"> * @description 设计并实现一个基于数组的队列（Queue）数据结构，
    6.  class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="6"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line"> * 要求支持入队（enqueue）和出队（dequeue）操作，
    7.  class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="7"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line"> * 并能够正确地维护队列的顺序。
    8.  class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="8"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line"> * enqueue 和 dequeue 操作的时间复杂度为 O(1)，isEmpty 和 size 方法的时间复杂度也为 O(1)。
    9.  class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="9"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line"> *
    10.  class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="10"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line"> * 要使用数组实现一个队列，可以利用数组的特性进行操作。以下是一种常见的实现思路：
    11.  class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="11"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line"> * 	1.	创建一个固定大小的数组，用于存储队列的元素。
    12.  class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="12"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line"> * 	2.	使用两个指针，分别指向队列的头部和尾部。
    13.  class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="13"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line"> * 	3.	初始时，头部和尾部指针都指向数组的起始位置。
    14.  class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="14"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line"> * 	4.	入队操作：将元素添加到尾部指针所指向的位置，然后将尾部指针后移一位。
    15.  class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="15"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line"> * 	5.	出队操作：将头部指针所指向的元素移除，并将头部指针后移一位。
    16.  class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="16"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line"> * 	6.	队列为空时，头部和尾部指针指向同一个位置。
    17.  class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="17"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line"> * @date 2023/6/14  23:51
    18.  class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="18"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line"> */
    19.  class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="19"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line">public class ImplementQueueUseArray {
    20.  class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="20"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line">    private int capacity;
    21.  class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="21"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line">    private int[] queue;
    22.  class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="22"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line">    // 头部指针
    23.  class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="23"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line">    private int head;
    24.  class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="24"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line">    // 尾部指针
    25.  class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="25"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line">    private int tail;
    26.  class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="26"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line"> 
    27.  class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="27"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line">    public ImplementQueueUseArray(int capacity) {
    28.  class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="28"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line">        this.capacity = capacity;
    29.  class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="29"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line">        this.queue = new int[capacity];
    30.  class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="30"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line">        this.head = 0;
    31.  class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="31"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line">        this.tail = 0;
    32.  class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="32"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line">    }
    33.  class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="33"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line"> 
    34.  class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="34"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line">    public void enqueue(int item) {
    35.  class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="35"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line">        if (tail == capacity) {
    36.  class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="36"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line">            // 队列已满
    37.  class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="37"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line">            throw new IndexOutOfBoundsException("Queue is full");
    38.  class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="38"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line">        }
    39.  class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="39"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line">        queue[tail] = item;
    40.  class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="40"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line">        tail++;
    41.  class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="41"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line">    }
    42.  class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="42"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line"> 
    43.  class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="43"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line">    public int dequeue() {
    44.  class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="44"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line">        if (head == tail) {
    45.  class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="45"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line">            // 队列为空
    46.  class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="46"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line">            throw new IndexOutOfBoundsException("Queue is empty");
    47.  class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="47"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line">        }
    48.  class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="48"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line">        int item = queue[head];
    49.  class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="49"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line">        head++;
    50.  class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="50"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line">        return item;
    51.  class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="51"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line">    }
    52.  class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="52"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line"> 
    53.  class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="53"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line">    public boolean isEmpty() {
    54.  class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="54"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line">        return head == tail;
    55.  class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="55"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line">    }
    56.  class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="56"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line"> 
    57.  class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="57"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line">    public int size() {
    58.  class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="58"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line">        return tail - head;
    59.  class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="59"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line">    }
    60.  class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="60"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line"> 
    61.  class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="61"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line">    public static void main(String[] args) {
    62.  class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="62"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line">        ImplementQueueUseArray queue = new ImplementQueueUseArray(5);
    63.  class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="63"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line"> 
    64.  class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="64"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line">        queue.enqueue(10);
    65.  class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="65"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line">        queue.enqueue(20);
    66.  class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="66"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line">        queue.enqueue(30);
    67.  class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="67"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line"> 
    68.  class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="68"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line">        System.out.println("Size of queue: " + queue.size());
    69.  class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="69"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line"> 
    70.  class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="70"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line">        int item1 = queue.dequeue();
    71.  class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="71"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line">        int item2 = queue.dequeue();
    72.  class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="72"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line"> 
    73.  class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="73"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line">        System.out.println("Dequeued items: " + item1 + ", " + item2);
    74.  class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="74"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line">        System.out.println("Size of queue after dequeue: " + queue.size());
    75.  class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="75"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line">    }
    76.  class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="76"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line">}
     class="hljs-button signin active" data-title="登录复制" data-report-click="{"spm":"1001.2101.3001.4334"}" onclick="hljs.signin(event)">

    注：本文转载自blog.csdn.net的张彦峰ZYF的文章"https://blog.csdn.net/xiaofeng10330111/article/details/130037195"。版权归原作者所有，此博客不拥有其著作权，亦不承担相应法律责任。如有侵权，请联系我们删除。
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