4.队列(学习笔记)

什么是队列

    队列很简单,就像排队买票一样,先来的先买,后来的后买,先进者先出,后进者后出,这就是典型的“队列”,队列也是一种操作受限的线性表数据结构。

顺序队列

                                   }

    如上是数组队列的一种实现,但是存在问题,在每次进出队列的时候,实际上对头下标和队尾下标都是向后移动的,这样就造成了一个问题,队列前面明明有空,但插不进来。所以要进行改进完善,如下图:

    就像是在数组中删除某一个数据,后面的所有数据都要发生数据搬移,这样的话时间复杂度每执行一次都是O(n),这样来做很不合理,所以,其实,没必要在每次出队列的时候就进行数据搬移(将head放在0),只需要在入队列时进行判断,如果队列已满,并且head不为零(即0下标的数据为空),这样再进行数据搬移即可,可以大大降低时间复杂度。出队列不变,入队列增加判断是否数据搬移即可,如下代码实现:

    看的时候心里一直有一个问题,所谓的数据搬移,其实就是给把head到tail下标下对应的数据,赋值给0~tail-head下标下,但是下标为tail对应的数据呢,不还是有值的嘛,是的,但是并不影响啊,后面进去队列的将它覆盖就好了。其实是如下图这样的,自己的想法,未得到证实,但应该是没错的。

链式队列

循环队列

    刚才在用顺序链表时会出现数据搬移的操作,这样操作性能就会出现影响。循环队列则可以避免这种问题。

    如上图所示,在循环队列中加入一个新元素a,就放在了7位置下,而这时,tail不会在加1,而是向后移动一位到0,这样,就不用在进行数据的搬移,而循环队列是否为空的判断和顺序队列是一样的,当head==tail时即为空,满的判断是如下这种情况:(tail+1)%n=head,而每次想让head/tail向前移动一位)head/tail = (head+1)% n

阻塞队列和并发队列

    阻塞队列:其实就是在队列上加阻塞操作,简单来说,就是当队列为空时,从队头取数据会阻塞,直到有了数据才能返回,当队列满了的时候同理。

    线程安全的队列叫做并发队列。想要实现并发队列,最简单直接的方式,就是在进队列enqueue()和出队列dequeue()方法上加上锁。

问题拓展

    ①当线程池没有空闲线程,新的任务请求线程资源时,线程池该如何处理?处理的策略是怎么实现的。(实际上,对于大部分资源有限的场景,当没有空闲资源时,基本上都是通过“队列”这种数据结构进行排队,比如说数据库连接池)

    主要分为两种处理方式,一种是非阻塞的处理方式,直接拒绝;另一种是采用阻塞的处理方式,将请求排队,等到有空闲线程时,取出排队的请求对其进行处理。而这些请求就存放在队列中,先进先出,后进后出,来确保起公平性。队列的实现方式又有两种,一种是基于数组实现,一种是基于链表实现,基于链表实现,可以实现一个支持无限排队的无界队列,但是可能导致过多的请求排队等待,请求时间可能会非常长,一些对于时间比较敏感的系统可能就不太合适。而基于数组实现的有界队列,队列的大小有限,这种方式对于时间较为敏感的系统就会比较合理,但是可能会无法充分利用系统资源,造成性能的浪费。

(本文是个人听课笔记,不少东西摘取于王争老师的原文,原文链接http://gk.link/a/10aMZ)

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