Panduan Lengkap untuk Struktur Data Baris di Jawa-javaTutorial-php.cn

The Complete Guide to Queue Data Structure in Java

Selamat datang, pahlawan kod! Hari ini, kita akan memulakan perjalanan epik ke dunia baris gilir. Bayangkan menunggu dalam barisan untuk kopi kegemaran anda atau memegang tiket di taman tema - itulah yang sebenarnya beratur, tetapi dengan kafein yang lebih sedikit dan kanak-kanak yang menjerit. Sama ada anda seorang pembangun berwajah baru atau ahli silap mata kod yang berpengalaman, bersiap sedia untuk menguasai setiap perkara tentang baris gilir. Mari menyelam lebih dalam!

1. Apakah itu Queue?

A Baris Gilir ialah struktur data linear yang mengikut prinsip Dulu-Masuk-Dulu-Keluar (FIFO). Sama seperti yang anda lakukan dalam baris gilir dunia sebenar, orang pertama yang menyertai barisan ialah orang yang pertama dilayan. Dalam istilah pengaturcaraan, elemen pertama yang ditambahkan pada baris gilir ialah yang pertama dialih keluar.

2. Mengapa Menggunakan Barisan?

Pemeliharaan Pesanan : Tugasan yang perlu diproses dalam urutan yang sama ia tiba.
Adil : Proses dilayan sama rata, mencegah kebuluran.
Pemprosesan Selari : Berguna dalam senario seperti penjadualan tugas, kerja percetakan atau penimbalan data.
Contoh Kes Penggunaan :
Penjadualan CPU dalam sistem pengendalian.
Mengendalikan permintaan dalam pelayan web.
BFS (Breadth-First Search) dalam lintasan graf.

3. Bagaimanakah Barisan Berfungsi?

Fikirkan baris gilir sebagai jalan sehala dengan dua operasi:

Enqueue (tambah) : Menambah item pada penghujung baris.
Dequeue (alih keluar) : Mengalih keluar item dari hadapan.
**Panduan Lengkap untuk Mengatur Struktur Data dalam Java*

1. Apakah itu Queue?

2. Mengapa Menggunakan Barisan?

Pemeliharaan Pesanan : Tugasan yang perlu diproses dalam urutan yang sama ia tiba.
Adil : Proses dilayan sama rata, mencegah kebuluran.
Pemprosesan Selari : Berguna dalam senario seperti penjadualan tugas, kerja percetakan atau penimbalan data.
Contoh Kes Penggunaan :
Penjadualan CPU dalam sistem pengendalian.
Mengendalikan permintaan dalam pelayan web.
BFS (Breadth-First Search) dalam lintasan graf.

3. Bagaimanakah Barisan Berfungsi?

Fikirkan baris gilir sebagai jalan sehala dengan dua operasi:

Enqueue (tambah) : Menambah item pada penghujung baris.
Dequeue (alih keluar) : Mengalih keluar item dari hadapan.
Nota: Jika anda pernah cuba mengalih keluar dari baris gilir kosong, tahniah – anda telah bertemu dengan yang digeruni ***Panduan Lengkap untuk Struktur Data Baris di Jawa*

1. Apakah itu Queue?

2. Mengapa Menggunakan Barisan?

Pemeliharaan Pesanan : Tugasan yang perlu diproses dalam urutan yang sama ia tiba.
Adil : Proses dilayan sama rata, mencegah kebuluran.
Pemprosesan Selari : Berguna dalam senario seperti penjadualan tugas, kerja percetakan atau penimbalan data.
Contoh Kes Penggunaan :
Penjadualan CPU dalam sistem pengendalian.
Mengendalikan permintaan dalam pelayan web.
BFS (Breadth-First Search) dalam lintasan graf.

3. Bagaimanakah Barisan Berfungsi?

Fikirkan baris gilir sebagai jalan sehala dengan dua operasi:

Enqueue (tambah) : Menambah item pada penghujung baris.
Dequeue (alih keluar) : Mengalih keluar item dari hadapan.
Nota: Jika anda pernah cuba mengalih keluar daripada baris gilir kosong, tahniah – anda telah bertemu dengan EmptyQueueException** yang digeruni !*

4. Bagaimanakah Barisan Diwakili dalam Ingatan?

Baris gilir boleh diwakili dengan cara yang berbeza:

Barisan Linear : Tatasusunan ringkas di mana penunjuk hadapan dan belakang menjejaki permulaan dan penghujung baris gilir.
Baris Gilir Pekeliling : Mengatasi pengehadan baris gilir linear dengan menyambungkan penghujung kembali ke permulaan, mengoptimumkan ruang.
Susun Atur Memori :
Baris Gilir Berasaskan Tatasusunan : Menggunakan blok memori bersebelahan.
Baris Gilir Berasaskan Senarai Terpaut : Menggunakan nod yang menghala antara satu sama lain, membolehkan saiz dinamik.

5. Jenis Baris

Mari pastikan otak anda tidak beratur terlalu banyak kekeliruan! Berikut ialah ringkasan ringkas pelbagai jenis:

Barisan Mudah :
- struktur FIFO.

Operasi: enqueue(), dequeue(), peek(), isEmpty().

Barisan Pekeliling :
- Hujung bersambung kembali ke hadapan, menghalang ruang yang tidak digunakan.

Berguna apabila memori bersaiz tetap adalah kritikal (cth., penimbalan dalam penstriman).

Baris Gilir Keutamaan :
- Bukan FIFO. Sebaliknya, elemen disingkirkan berdasarkan keutamaan.

Contoh: Menjadualkan penerbangan di mana penumpang VIP naik dahulu.

Deque (Barisan Berdua) :
- Anda boleh menambah atau mengalih keluar elemen daripada kedua-dua hujungnya.

Anggaplah ia sebagai pisau barisan Tentera Swiss.

Baris Gilir Menyekat (Kepakaran Concurrency):
- Barisan selamat benang yang menyokong operasi yang menunggu baris gilir menjadi tidak kosong/penuh.

Digunakan dalam pengaturcaraan berbilang benang (cth., Digunakan dalam pengaturcaraan berbilangthread (cth., LinkedBlockingQueue ).

6. Cara Membuat Baris di Jawa

***Panduan Lengkap untuk Struktur Data Baris di Jawa*

1. Apakah itu Queue?

2. Mengapa Menggunakan Barisan?

Pemeliharaan Pesanan : Tugasan yang perlu diproses dalam urutan yang sama ia tiba.
Adil : Proses dilayan sama rata, mencegah kebuluran.
Pemprosesan Selari : Berguna dalam senario seperti penjadualan tugas, kerja percetakan atau penimbalan data.
Contoh Kes Penggunaan :
Penjadualan CPU dalam sistem pengendalian.
Mengendalikan permintaan dalam pelayan web.
BFS (Breadth-First Search) dalam lintasan graf.

3. Bagaimanakah Barisan Berfungsi?

Fikirkan baris gilir sebagai jalan sehala dengan dua operasi:

Enqueue (tambah) : Menambah item pada penghujung baris.
Dequeue (alih keluar) : Mengalih keluar item dari hadapan.
**Panduan Lengkap untuk Mengatur Struktur Data dalam Java*

1. Apakah itu Queue?

2. Mengapa Menggunakan Barisan?

Pemeliharaan Pesanan : Tugasan yang perlu diproses dalam urutan yang sama ia tiba.
Adil : Proses dilayan sama rata, mencegah kebuluran.
Pemprosesan Selari : Berguna dalam senario seperti penjadualan tugas, kerja percetakan atau penimbalan data.
Contoh Kes Penggunaan :
Penjadualan CPU dalam sistem pengendalian.
Mengendalikan permintaan dalam pelayan web.
BFS (Breadth-First Search) dalam lintasan graf.

3. Bagaimanakah Barisan Berfungsi?

Fikirkan baris gilir sebagai jalan sehala dengan dua operasi:

Enqueue (tambah) : Menambah item pada penghujung baris.
Dequeue (alih keluar) : Mengalih keluar item dari hadapan.
Nota: Jika anda pernah cuba mengalih keluar dari baris gilir kosong, tahniah – anda telah bertemu dengan yang digeruni ***Panduan Lengkap untuk Struktur Data Baris di Jawa*

1. Apakah itu Queue?

2. Mengapa Menggunakan Barisan?

Pemeliharaan Pesanan : Tugasan yang perlu diproses dalam urutan yang sama ia tiba.
Adil : Proses dilayan sama rata, mencegah kebuluran.
Pemprosesan Selari : Berguna dalam senario seperti penjadualan tugas, kerja percetakan atau penimbalan data.
Contoh Kes Penggunaan :
Penjadualan CPU dalam sistem pengendalian.
Mengendalikan permintaan dalam pelayan web.
BFS (Breadth-First Search) dalam lintasan graf.

3. Bagaimanakah Barisan Berfungsi?

Fikirkan baris gilir sebagai jalan sehala dengan dua operasi:

Enqueue (tambah) : Menambah item pada penghujung baris.
Dequeue (alih keluar) : Mengalih keluar item dari hadapan.
Nota: Jika anda pernah cuba mengalih keluar daripada baris gilir kosong, tahniah – anda telah bertemu dengan EmptyQueueException** yang digeruni !*

4. Bagaimanakah Barisan Diwakili dalam Ingatan?

Baris gilir boleh diwakili dengan cara yang berbeza:

Barisan Linear : Tatasusunan ringkas di mana penunjuk hadapan dan belakang menjejaki permulaan dan penghujung baris gilir.
Baris Gilir Pekeliling : Mengatasi pengehadan baris gilir linear dengan menyambungkan penghujung kembali ke permulaan, mengoptimumkan ruang.
Susun Atur Memori :
Baris Gilir Berasaskan Tatasusunan : Menggunakan blok memori bersebelahan.
Baris Gilir Berasaskan Senarai Terpaut : Menggunakan nod yang menghala antara satu sama lain, membolehkan saiz dinamik.

5. Jenis Baris

Mari pastikan otak anda tidak beratur terlalu banyak kekeliruan! Berikut ialah ringkasan ringkas pelbagai jenis:

Barisan Mudah :
- struktur FIFO.

Operasi: enqueue(), dequeue(), peek(), isEmpty().

Barisan Pekeliling :
- Hujung bersambung kembali ke hadapan, menghalang ruang yang tidak digunakan.

Berguna apabila memori bersaiz tetap adalah kritikal (cth., penimbalan dalam penstriman).

Baris Gilir Keutamaan :
- Bukan FIFO. Sebaliknya, elemen disingkirkan berdasarkan keutamaan.

Contoh: Menjadualkan penerbangan di mana penumpang VIP naik dahulu.

Deque (Barisan Berdua) :
- Anda boleh menambah atau mengalih keluar elemen daripada kedua-dua hujungnya.

Anggaplah ia sebagai pisau barisan Tentera Swiss.

Baris Gilir Menyekat (Kepakaran Concurrency):
- Barisan selamat benang yang menyokong operasi yang menunggu baris gilir menjadi tidak kosong/penuh.

Digunakan dalam pengaturcaraan berbilang benang (cth., Digunakan dalam pengaturcaraan berbilangthread (cth., LinkedBlockingQueue ).

6. Cara Membuat Baris di Jawa

Pelaksanaan Baris Asas dengan Antara Muka Baris Gilir** :

import java.util.LinkedList;
import java.util.Queue;

public class QueueExample {
    public static void main(String[] args) {
        Queue<String> queue = new LinkedList<>();

        // Enqueue operations
        queue.offer("Alice");
        queue.offer("Bob");
        queue.offer("Charlie");

        // Peek and Dequeue operations
        System.out.println("Front of the queue: " + queue.peek()); // Alice
        System.out.println("Removing: " + queue.poll()); // Alice
        System.out.println("Next front: " + queue.peek()); // Bob
    }
}

Salin selepas log masuk

Pelaksanaan Baris Biasa di Java :

LinkedList (sebagai baris gilir): Melaksanakan antara muka Baris.
PriorityQueue : Melaksanakan baris gilir berasaskan keutamaan.
ArrayDeque : Cekap untuk FIFO dan LIFO.
Contoh Baris Pekeliling :

class CircularQueue {
    private int[] queue;
    private int front, rear, size;

    public CircularQueue(int capacity) {
        queue = new int[capacity];
        front = 0;
        rear = -1;
        size = 0;
    }

    public void enqueue(int value) {
        if (size == queue.length) throw new IllegalStateException("Queue is full");
        rear = (rear + 1) % queue.length;
        queue[rear] = value;
        size++;
    }

    public int dequeue() {
        if (size == 0) throw new IllegalStateException("Queue is empty");
        int value = queue[front];
        front = (front + 1) % queue.length;
        size--;
        return value;
    }
}

Salin selepas log masuk

Kaedah Utama Baris Gilir dalam Java
tawaran(E e) : Menambah elemen pada baris gilir (mengembalikan palsu jika baris gilir penuh dalam baris gilir bersempadan).

poll() : Mengalih keluar dan mengembalikan kepala baris gilir; mengembalikan null jika kosong.
peek() : Mengembalikan kepala tanpa mengeluarkan; batal jika kosong.
isEmpty() : Menyemak sama ada baris gilir kosong.
size() : Mengembalikan bilangan elemen.

8. Algoritma Menggunakan Baris Gilir

1. Algoritma Breadth-First Search (BFS) :
BFS meneroka nod peringkat demi tahap. Ia adalah pilihan untuk mencari laluan terpendek dalam graf tidak berwajaran.
Contoh BFS :

import java.util.*;

public class BFSExample {
    public static void bfsTraversal(int start, Map<Integer, List<Integer>> graph) {
        Queue<Integer> queue = new LinkedList<>();
        Set<Integer> visited = new HashSet<>();

        queue.offer(start);
        visited.add(start);

        while (!queue.isEmpty()) {
            int node = queue.poll();
            System.out.println("Visited node: " + node);

            for (int neighbor : graph.getOrDefault(node, Collections.emptyList())) {
                if (!visited.contains(neighbor)) {
                    visited.add(neighbor);
                    queue.offer(neighbor);
                }
            }
        }
    }
}

Salin selepas log masuk

2. Traversal Susunan Tahap dalam Pokok Binari :

public void levelOrderTraversal(TreeNode root) {
    if (root == null) return;
    Queue<TreeNode> queue = new LinkedList<>();
    queue.offer(root);

    while (!queue.isEmpty()) {
        TreeNode current = queue.poll();
        System.out.print(current.val + " ");

        if (current.left != null) queue.offer(current.left);
        if (current.right != null) queue.offer(current.right);
    }
}

Salin selepas log masuk

9. Teknik dan Trik untuk Masalah Baris

Gunakan Deques untuk Masalah Tetingkap Gelongsor Max-Min : Cekap untuk penyelesaian O(n).
Two Stacks Trick : Laksanakan baris gilir menggunakan dua tindanan untuk operasi enqueue/dequeue yang dioptimumkan.
Pelaksanaan Baris Pekeliling : Membantu mengelakkan pembaziran memori dalam baris gilir linear.
Contoh Masalah: Melaksanakan Baris menggunakan Dua Tindanan :

import java.util.LinkedList;
import java.util.Queue;

public class QueueExample {
    public static void main(String[] args) {
        Queue<String> queue = new LinkedList<>();

        // Enqueue operations
        queue.offer("Alice");
        queue.offer("Bob");
        queue.offer("Charlie");

        // Peek and Dequeue operations
        System.out.println("Front of the queue: " + queue.peek()); // Alice
        System.out.println("Removing: " + queue.poll()); // Alice
        System.out.println("Next front: " + queue.peek()); // Bob
    }
}

Salin selepas log masuk

10. Bagaimana Mengenalpasti Jika Masalah Memerlukan Barisan Beratur

Logik Mula-mula-Masuk-Dulu-Keluar : Jika masalah memerlukan pemprosesan dalam susunan elemen yang sama masuk.
Perjalanan secara aras : Pokok binari, graf.
Penimbalan : Mengendalikan strim langsung atau memproses permintaan pengguna.
Pencarian yang meluas : Masalah yang memerlukan laluan terpendek atau meneroka jiran.

11. Petua untuk Menguasai Masalah Berasaskan Baris

Fahami kes tepi : Baris kosong, baris gilir penuh, gelagat bulat.
Kuasai jenis baris gilir yang berbeza : Mudah, bulat, keutamaan dan deque.
Optimumkan ruang dan masa : Gunakan senarai terpaut untuk baris gilir dinamik, tatasusunan untuk baris gilir bersaiz tetap.

Kesimpulan

Sekarang, anda sepatutnya berasa bersedia untuk menangani apa sahaja yang berkaitan dengan baris gilir di Jawa. Daripada membuat baris gilir dengan pelaksanaan yang berbeza kepada menggunakannya dalam algoritma yang kompleks, baris gilir memainkan peranan penting dalam memastikan pemprosesan elemen yang adil dan teratur dalam kedua-dua aplikasi mudah dan kompleks. Ingat, pengaturcara yang baik tahu bagaimana baris gilir berfungsi, tetapi pengaturcara yang hebat tahu mengapa baris gilir berfungsi dan bila hendak menggunakannya. Teruskan berlatih dan semoga baris gilir pengekodan anda sentiasa teratur!

Atas ialah kandungan terperinci Panduan Lengkap untuk Struktur Data Baris di Jawa. Untuk maklumat lanjut, sila ikut artikel berkaitan lain di laman web China PHP!