数据结构之「双端队列」

什么是双端队列？

双端队列（deque）是指允许两端都可以进行入队和出队操作的队列，deque 是 “double ended queue” 的简称。那就说明元素可以从队头出队和入队，也可以从队尾出队和入队。

双端队列

双端队列怎么实现？

双端队列的存储结构

public class LinkedBlockingDeque<E> {
    //队头
    Node<E> first;
    //队尾
    Node<E> last;
    //元素个数
    int count;
    static final class Node<E> {
        //存储元素
        E item;
        //上一个元素
        Node<E> prev;
        //下一个元素
        Node<E> next;
    }
}

从队头入队

public boolean offerFirst(Node<E> node) {
    //头节点临时变量
    Node<E> f = first;
    //把当前的下一个节点指向头节点
    node.next = f;
    //更新当前节点为头节点
    first = node;
    //假如尾节点为空，则把当前节点设置为尾节点
    if (last == null)
        last = node;
    //就把以前的头节点指向当前节点
    else
        f.prev = node;
    //总数加一
    ++count;
    return true;
}

从队头出队

public E pollFirst() {
     Node<E> f = first;
    //头节点的下一个节点
    Node<E> n = f.next;
    //获取头节点元素
    E item = f.item;
    //置空
    f.item = null;
    //孤立头节点，不指向任何节点
    f.next = f; // help GC
    //重置头节点
    first = n;
    //说明是最后一个节点
    if (n == null)
        last = null;
    //否则把头节点的上一个节点置空
    else
        n.prev = null;
    //总数减一
    --count;
    return item;
}

从队尾入队

public boolean offerLast(Node<E> node) {
    //尾节点临时变量
    Node<E> l = last;
    if (l == null)
        return null;
    //把当前的上一个节点指向尾节点
    node.prev = l;
    //更新当前节点为尾节点
    last = node;
    //假如头节点为空，则把头节点置为当前节点
    if (first == null)
        first = node;
    //否则把临时的尾节点的下一个节点指向当前节点
    else
        l.next = node;
    //总数加一
    ++count;
    return true;
}

从队尾出队

public E pollLast() {
    Node<E> l = last;
    if (l == null)
        return null;
    //最后节点的上一个节点
    Node<E> p = l.prev;
    //获取元素
    E item = l.item;
    //置空
    l.item = null;
    //孤立尾节点
    l.prev = l; // help GC
    //更新尾节点
    last = p;
    //假如是最后一个元素，置空头节点
    if (p == null)
        first = null;
    //否则置空下一个节点指向
    else
        p.next = null;
    //总数减一
    --count;
    return item;
}

总结

双端队列其实和队列差不多的，只是更加灵活了，队头和队尾均可进行入队和出队操作。这里是基于链表的双端队列实现，具体详情可查看 JDK 的 LinkedBlockingDeque 的实现，它还考虑了线程安全相关的东西，这里只是简单的一个实现，了解双端队列的结构和运作方式。