Deque接口

Deque 是 Java 集合框架中的一个接口，全称为“Double Ended Queue”，即双端队列。它继承自 Queue 接口，允许在队列的两端（头部和尾部）进行插入、删除和访问操作。以下将从接口定义、常用方法、实现类、使用示例和应用场景几个方面详细介绍 Deque 接口。

接口定义

Deque 接口位于 java.util 包中，定义如下：

public interface Deque<E> extends Queue<E> {
    // 双端队列操作方法
    // ...
}

它继承了 Queue 接口的功能，同时提供了更多在队列两端操作的方法。

常用方法

插入元素

• 在头部插入void addFirst(E e)：在双端队列的头部插入指定元素，如果插入失败（如队列已满）会抛出异常。boolean offerFirst(E e)：在双端队列的头部插入指定元素，插入成功返回 true，失败返回 false。
• 在尾部插入void addLast(E e)：在双端队列的尾部插入指定元素，如果插入失败会抛出异常。boolean offerLast(E e)：在双端队列的尾部插入指定元素，插入成功返回 true，失败返回 false。

删除元素

• 从头部删除E removeFirst()：移除并返回双端队列的第一个元素，如果队列为空会抛出异常。E pollFirst()：移除并返回双端队列的第一个元素，如果队列为空返回 null。
• 从尾部删除E removeLast()：移除并返回双端队列的最后一个元素，如果队列为空会抛出异常。E pollLast()：移除并返回双端队列的最后一个元素，如果队列为空返回 null。

查看元素

• 查看头部元素E getFirst()：返回双端队列的第一个元素，如果队列为空会抛出异常。E peekFirst()：返回双端队列的第一个元素，如果队列为空返回 null。
• 查看尾部元素E getLast()：返回双端队列的最后一个元素，如果队列为空会抛出异常。E peekLast()：返回双端队列的最后一个元素，如果队列为空返回 null。

实现类

Deque 接口有多个实现类，常见的有：

• ArrayDeque：基于数组实现的双端队列，不允许存储 null 元素，在作为栈或队列使用时比 Stack 和 LinkedList 更高效。
• LinkedList：基于双向链表实现的双端队列，允许存储 null 元素，适合频繁插入和删除元素的场景。

使用示例

import java.util.ArrayDeque;
import java.util.Deque;

public class DequeExample {
    public static void main(String[] args) {
        // 创建一个 Deque 实例，使用 ArrayDeque 实现
        Deque<String> deque = new ArrayDeque<>();

        // 在头部插入元素
        deque.addFirst("apple");
        deque.offerFirst("banana");

        // 在尾部插入元素
        deque.addLast("cherry");
        deque.offerLast("date");

        // 查看头部和尾部元素
        System.out.println("头部元素: " + deque.peekFirst());
        System.out.println("尾部元素: " + deque.peekLast());

        // 从头部删除元素
        String firstElement = deque.pollFirst();
        System.out.println("移除的头部元素: " + firstElement);

        // 从尾部删除元素
        String lastElement = deque.pollLast();
        System.out.println("移除的尾部元素: " + lastElement);

        // 遍历双端队列
        for (String element : deque) {
            System.out.println(element);
        }
    }
}

应用场景

• 栈（Stack）：Deque 可以很方便地模拟栈的行为，使用 addFirst() 和 removeFirst() 方法可以实现后进先出（LIFO）的栈操作。
• 队列（Queue）：使用 addLast() 和 removeFirst() 方法可以实现先进先出（FIFO）的队列操作。
• 滑动窗口：在处理一些需要维护固定大小窗口的问题时，Deque 可以高效地实现窗口的滑动和元素的更新。

综上所述，Deque 接口提供了灵活的双端队列操作，通过不同的实现类可以满足多种场景的需求。