文章出处：极客时间《数据结构和算法之美》-作者：王争。该系列文章是本人的学习笔记。

1 队列

队列：可以想象成排队买票，先来的人先买，后到的人站在队尾。先进者先出，这就是队列。

队列的操作：入队（enqueue）、出队（dequeue）。入队：在队列尾部添加一个元素。出队：在队列头部移除一个元素。

2 队列的实现

队列的实现可以用数组，也可以用链表，分别称为顺序队列、链式队列。

2.1 基于数组的实现

public class ArrayQueue {
    private String[] items;
    private int n = 0;
    private int head;
    private int tail;
    public ArrayQueue(int capacity){
        this.n = capacity;
        items = new String[this.n];
        head = tail = 0;
    }

    /**
     * 在队尾插入一个元素
     * @param value
     * @return
     */
    public  boolean enqueue(String value){
        if(tail >=n) return false;//超出容量
        items[tail] = value;
        tail++;
        return true;
    }

    /**
     * 出队：从对头删除一个元素
     * @return
     */
    public String dequeue(){
        if(head==tail) return null;
        String ret = items[head];
        head++;
        return ret;
    }
}

举个例子，画画图可以发现，随着入队、出队操作，head、tail指针不断向右移动，极端情况是head、tail都在右边，即使数组有空间，也不能再做入队操作。

如何解决这个问题呢？我们可以在不能入队的时候，将head、tail之间的元素，拷贝到[0,tail-head]之间。

	public  boolean enqueue(String value){
        if(tail==n){
            if(head==0) return false;
            for(int i=head;i<tail;i++){
                items[i-head] = items[i];
            }
            tail = tail-head;
            head = 0;
        }
        items[tail] = value;
        tail++;
        return true;
    }

在这个版本实现中，出队操作时间复杂度是O(1)，入队时间复杂度是多少呢？直觉认为平均时间复杂度应该还是O(1)。无证明。

2.2 基于链表的实现

需要两个指针head、tail分别指向队列头部、队列尾部。入队的时候tail.next=new node，tail=tail.next；出队的时候，head=head.next。
代码

3 循环队列

3.1 数组实现

在2.1基于数组实现的队列中有数据迁移的操作。如果是一个循环队列就不需要数据迁移操作了。循环队列是指它长的像一个环，原本队列头部、和队列尾部形成一条直线。现在把队列头部和队列尾部扳成了一个环。

图中队列长度为8，head=4，tail=7。
当插入a的时候，items[7]=a,tail=(tail+1)%8=0。
当插入b的时候，items[0]=b,tail=(tail+1)%8=1。

通过这样的方式，就避免了数据搬移的工作。
循环队列的实现重点是判断什么时候为空，什么时候队列已满，不能再添加数据。
在一般队列中，当head=tail的时候，队列为空。循环队列也是。
在一般队列中，当tail=n的时候，队列已满，不能再添加数据。循环队列需要多举几个例子，画图总结规律。

图中head=4，tail=3，数组长度len=8。如果再插入数据tail=(tail+1)%8=head，tail=head，这与队列为空的条件重复了。所以，我们在(tail+1)%8=head的时候后，就不再插入数据。也就是说items[tail]是没有值的。
代码

3.2 基于链表实现

基于链表实现就更简单了，将tail.next=head即可。

4 并发队列和阻塞队列

阻塞队列就是在队列的基础上加了阻塞的操作。例如当队列为空的时候，在队列头部取数据的时候会进入阻塞状态，直到队列中有数据的时候才返回数据。当队列满了的时候，往队列中插入数据的时候会进入阻塞状态，直到队列中有空间存储数据的时候才入队成功，然后返回。
在这里插入图片描述
其实，这就是一个生产者-消费者模型。