Add linkedlist_deque.java

codes/java/chapter_stack_and_queue/linkedlist_deque.java

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+/**
+ * File: linkedlist_deque.java
+ * Created Time: 2023-01-20
+ * Author: Krahets (krahets@163.com)
+ */
+
+package chapter_stack_and_queue;
+
+import java.util.*;
+
+/* 双向链表结点 */
+class ListNode {
+    int val;       // 结点值
+    ListNode next; // 后继结点引用（指针）
+    ListNode prev; // 前驱结点引用（指针）
+
+    ListNode(int val) {
+        this.val = val;
+        prev = next = null;
+    }
+}
+
+/* 基于双向链表实现的双向队列 */
+class LinkedListDeque {
+    private ListNode front, rear; // 头结点 front ，尾结点 rear
+    private int size = 0;         // 双向队列的长度
+
+    public LinkedListDeque() {
+        front = rear = null;
+    }
+
+    /* 获取双向队列的长度 */
+    public int size() {
+        return size;
+    }
+
+    /* 判断双向队列是否为空 */
+    public boolean isEmpty() {
+        return size() == 0;
+    }
+
+    /* 入队操作 */
+    private void offer(int num, boolean isFront) {
+        ListNode node = new ListNode(num);
+        // 若链表为空，则令 front, rear 都指向 node
+        if (size() == 0)
+            front = rear = node;
+        // 队首入队操作
+        else if (isFront) {
+            // 将 node 添加至链表头部
+            front.prev = node;
+            node.next = front;
+            front = node; // 更新头结点
+        // 队尾入队操作
+        } else {
+            // 将 node 添加至链表尾部
+            rear.next = node;
+            node.prev = rear;
+            rear = node;  // 更新尾结点
+        }
+        size++; // 更新队列长度
+    }
+
+    /* 队首入队 */
+    public void offerFirst(int num) {
+        offer(num, true);
+    }
+
+    /* 队尾入队 */
+    public void offerLast(int num) {
+        offer(num, false);
+    }
+
+    /* 出队操作 */
+    private Integer poll(boolean isFront) {
+        // 若队列为空，直接返回 null
+        if (size() == 0)
+            return null;
+        int val;
+        // 队首出队操作
+        if (isFront) {
+            val = front.val; // 暂存头结点值
+            // 删除头结点
+            ListNode fNext = front.next;
+            if (fNext != null) {
+                fNext.prev = null;
+                front.next = null;
+            }
+            front = fNext;   // 更新头结点
+        // 队尾出队操作
+        } else {
+            val = rear.val;  // 暂存尾结点值
+            // 删除尾结点
+            ListNode rPrev = rear.prev;
+            if (rPrev != null) {
+                rPrev.next = null;
+                rear.prev = null;
+            }
+            rear = rPrev;    // 更新尾结点
+        }
+        size--; // 更新队列长度
+        return val;
+    }
+
+    /* 队首出队 */
+    public Integer pollFirst() {
+        return poll(true);
+    }
+
+    /* 队尾出队 */
+    public Integer pollLast() {
+        return poll(false);
+    }
+
+    /* 访问队首元素 */
+    public Integer peekFirst() {
+        return size() != 0 ? front.val : null;
+    }
+
+    /* 访问队尾元素 */
+    public Integer peekLast() {
+        return size() != 0 ? rear.val : null;
+    }
+
+    /* 打印双向队列 */
+    public void print() {
+        if (size() == 0) {
+            System.out.println("[ ]");
+            return;
+        }
+        List<String> list = new ArrayList<>();
+        ListNode head = front;
+        while (head != null) {
+            list.add(String.valueOf(head.val));
+            head = head.next;
+        }
+        System.out.println("[" + String.join(" <-> ", list) + "]");
+    }
+}
+
+public class linkedlist_deque {
+    public static void main(String[] args) {
+        /* 初始化双向队列 */
+        LinkedListDeque deque = new LinkedListDeque();
+        System.out.println("初始化空队列");
+        deque.print();
+
+        int[] nums = { 1, 2, 3 }; // 测试数据
+
+        /* 队尾入队 */
+        for (int num : nums) {
+            deque.offerLast(num);
+            System.out.printf("元素 %d 队尾入队后，队列为\n", num);
+            deque.print();
+        }
+        /* 队尾出队 */
+        while (!deque.isEmpty()) {
+            int last = deque.pollLast();
+            System.out.printf("队尾出队元素为 %d ，队列为\n", last);
+            deque.print();
+        }
+
+        /* 队首入队 */
+        for (int num : nums) {
+            deque.offerFirst(num);
+            System.out.printf("元素 %d 队首入队后，队列为\n", num);
+            deque.print();
+        }
+        /* 队首出队 */
+        while (!deque.isEmpty()) {
+            int first = deque.pollFirst();
+            System.out.printf("队首出队元素为 %d ，队列为\n", first);
+            deque.print();
+        }
+
+        /* 获取队列的长度 */
+        int size = deque.size();
+        System.out.println("队列长度 size = " + size);
+
+        /* 判断双向队列是否为空 */
+        boolean isEmpty = deque.isEmpty();
+        System.out.println("双向队列是否为空 = " + isEmpty);
+    }
+}