如何在 Java 中进行非破坏性队列检查

Question

我正在帮助我儿子上大学编程课，我想我也需要这门课。他已经完成了任务，但我不相信他做得最好。不幸的是，我无法让它以更好的方式工作。它显然更好，因为它还没有工作。

他被要求为一个扩展另一个类的类实现一些方法。

他被告知他必须使用以下类定义，并且他不能更改 ListQueue 中的任何内容。

public class MyListQueue <AnyType extends Comparable<AnyType>> extends ListQueue<AnyType>

这是 ListQueue 中的内容

// Queue interface
//
// ******************PUBLIC OPERATIONS*********************
// void enqueue( x )      --> Insert x
// AnyType getFront( )    --> Return least recently inserted item
// AnyType dequeue( )     --> Return and remove least recent item
// boolean isEmpty( )     --> Return true if empty; else false 
// void makeEmpty( )      --> Remove all items
// ******************ERRORS********************************
// getFront or dequeue on empty queue

/**
 * Protocol for queues.
 */

好的，我对在 Pascal 或 C 中遍历链表感觉很好（显示我的年龄），但以前从未使用过 OOP 语言。

当我尝试这样的事情时

dummyQueue = this.front.next;

我收到以下错误。 * front 在 ListQueue 中具有私有访问权限 *

我同意，但除了使项目出队之外，我如何遍历列表，或者以其他方式访问 ListQueue 中的前、后、下一个和上一个。

教育将不胜感激。

谢谢， 大卫

Answer 1

如果我理解正确的话，你正在做这样的事情：

MyListQueue<String> dummyQueue = new MyListQueue<String>();
dummyQueue = this.front.next;

如果是这样，OOP 的主要原则之一就是封装，即数据隐藏。这个想法是类外的用户无权访问类的内部状态。

如果您要确定队列的大小并且无法修改接口或实现，您可以做的一件事是创建一个delegate 队列，它会覆盖入队和出队以递增和递减计数器。

Answer 2

如果您决定使用队列，您通常只想将元素入队和出队。您想知道队列是否为空，并想在需要时查看前面的元素或将其留给其他人。队列是一种避免阻塞的缓冲区，如果发送者比接收者快。使用队列，接收者可以决定何时读取下一个条目。队列可以实现一些（基于优先级的）排序并决定哪个元素是最前面的元素。

如果您需要其他操作，例如遍历列表，那么队列可能不是最佳选择。看看其他集合类型，也许是 ArrayList。

虽然有些事情是可以完成的，但您可以继承 ListQueue 并覆盖一些方法。所以如果你想要一个额外的size() 方法，这可能是一个解决方案：

public class MyListQueue <T extends Comparable<T>> extends ListQueue<T> {

  private size = 0;

  public void enqueue(T element) {
    size++;
    super.enqueue(element);
  }

  public T dequeue() {
    if (isEmpty()) {
       return null; // that's a guess...
    }
    size--;
    super.dequeue(element);
  }

  public int size() {
    return size;
  }
}

我已将AnyType 替换为更常见的 T。

Answer 3

您问，“除了使一个项目出队外，我如何遍历列表，或者以其他方式访问 ListQueue 中的前、后、下一个和上一个。”

从最纯粹的意义上说，你应该做不到。

理想化的队列只承诺几件事：

• 将物品推到后面
• 从前面弹出个项目
• （可能）检查前面的项目，如果不是空的
• （可能）pop和inspect的定义空间谓词，判断队列是否为空

我暂时假设队列不适用于并发读取器（同时访问前端）或并发读取器和写入器（同时访问后端和前端）。

根据该定义，没有理由要查看队列“内部”。你把东西放在一边，从另一边拿出东西。如果考虑到队列大小的bounding，则可能需要为 push 操作添加额外的定义空间谓词来确定队列是否已满。 “满”只有在队列有界时才有意义。仅当调用 pop 或 inspect 的线程不想阻塞时，“为空”才有意义。

除此之外，还有一个实用的队列概念。我们可以假设它是一个项目序列——除了并发问题——具有可观察到的非负大小，甚至可能允许访问序列中的每个项目。一些队列甚至允许在序列前面以外的位置移除或重新排列项目。不过，到那时，我们不再真正讨论队列了。我们正在讨论队列中的序列。如果我们需要这种访问，我们不需要队列。我们需要一个序列，我们希望为程序的其他部分提供类似队列的视图。

这就是为什么队列通常不是数据结构库中的具体类型。在 C++ 中，std::queue 类型是其他容器类型的装饰器。在 Java 中，java.util.Queue 是一个接口。 Scala 采用了不同的方法：scala.collection.mutable.Queue 类是MutableList 类型的扩展。这类似于您儿子作业中规定的方法，但尚不清楚您的ListQueue 是否曾打算允许外部人员（包括子类）利用其“列表性质”——穿透队列视图以使用其中的序列。

您是否需要能够访问除队列头之外的任何内容？这样做会限制您对消费函数可以容纳的队列类型的选择。看来我们在这项作业中吸取了错误的教训。