算法练习(40): 深入浅出双端队列Deque(1.3.33)

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算法(第4版)

知识点

  • 双端队列Deque

题目

1.3.33 Deque。一个双向队列(或者称为deque)和栈或队列类似,但它同时支持在两端添加或删除元素。Deque能够存储一组元素并支持如下API。

API for a generic double-ended queue

编写一个使用双向链表实现这份API的Deque类。以及一个使用动态数据组调整实现这份API的ResizingArrayDeque类。


1.3.33 Deque. A double-ended queue or deque (pronounced “deck”) is like a stack or a queue but supports adding and removing items at both ends. A deque stores a collec- tion of items and supports the following API: Write a class Deque that uses a doubly-linked list to implement this API and a class ResizingArrayDeque that uses a resizing array.

分析

双端队列就是一个两端都是结尾的队列。队列的每一端都可以插入数据项和移除数据项。这些方法可以叫作insertLeft()和insertRight(),以及removeLeft()和removeRight()。如果严格禁止调用insertLeft()和removeLeft()方法(或禁用右段的操作),双端队列功能就和栈一样。禁止调用insertLeft()和removeRight()(或相反的另一对方法),它的功能就和队列一样了。双端队列与栈或队列相比,是一种多用途的数据结构,在容器类库中有时会用双端队列来提供栈和队列两种功能。

  • Java中的双端队列类
    Deque.java:Java的Util库自带Deque类,因此可以直接new一个Deque对象,大家可以找相关教程查看Deque的用法
  • Objective-C中的双端队列
    CFArray.C:是CoreFoundation框架中的数组实现类,它就通过Deque实现的。关于CoreFoundation框架就不多说了,iOS开发的小伙伴应该都知道。

分析


本人所有简书的算法文章详细分析已经移入小专栏:算法四习题详解,欢迎大家订阅

答案

public class ResizingArrayDeque2<Item> implements Iterable<Item> {

    private Item[] a;

    private int head = 1;
    private int tail = 1;

    public boolean isEmpty() {
        return head == tail;
    }

    public ResizingArrayDeque2() {
        a = (Item[]) (new Object[2]);
    }

    public int size() {
        return tail - head;
    }

    public void pushLeft(Item item) {
        if (head == 0) {
            resize(3 * size());
        }
        a[--head] = item;
    }

    private void resize(int max) {
        if (max < 3) {
            max = 3;
        }
        Item tmp[] = (Item[]) new Object[max];
        int j = max / 3;

        for (int i = head; i < tail; i++) {
            tmp[j++] = a[i];
        }
        a = tmp;
        head = max / 3;
        tail = j;
    }

    public void pushRight(Item item) {
        if (tail == a.length) {
            resize(3 * size());
        }
        a[tail++] = item;
    }

    public Item popLeft() {
        if (isEmpty()) {
            return null;
        }
        if (size() * 6 < a.length) {
            resize(size() * 3);
        }
        return a[head++];
    }

    public Item popRight() {
        if (isEmpty()) {
            return null;
        }
        if (size() * 6 < a.length) {
            resize(size() * 3);
        }
        return a[--tail];
    }

    public Iterator<Item> iterator() {
        return new DequeIterator();
    }

    private class DequeIterator implements Iterator<Item> {

        private int index = head;

        public boolean hasNext() {
            return index < tail;
        }

        public Item next() {
            Item x = a[index++];
            return x;
        }

        public void remove() {

        }

    }

    public static void main(String[] args) {
        ResizingArrayDeque2<String> deque = new ResizingArrayDeque2<String>(10);
        deque.pushRight("我");
        deque.pushRight("的");
        deque.pushRight("名字");
        deque.pushRight("叫顶级程序员不穿女装");
        deque.pushRight("微博:https://m.weibo.cn/p/1005056186766482");

        for (String string : deque) {
            System.out.println(string);
        }
        System.out.println("===========================");

        ResizingArrayDeque2<String> deque1 = new ResizingArrayDeque2<String>(10);
        deque1.pushLeft("我");
        deque1.pushLeft("的");
        deque1.pushLeft("名字");
        deque1.pushLeft("叫顶级程序员不穿女装");
        deque1.pushLeft("微博:https://m.weibo.cn/p/1005056186766482");

        for (String string : deque1) {
            System.out.println(string);
        }
        System.out.println("===========================");

        deque.popLeft();

        for (String string : deque) {
            System.out.println(string);
        }

        System.out.println("===========================");
        deque1.popRight();

        for (String string : deque1) {
            System.out.println(string);
        }

    }

}

代码索引

ResizingArrayDeque2.java

视频讲解

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