本段介绍了一种采用带头结点的循环链表及单个队尾指针实现队列的数据结构,并提供了初始化、入队与出队操作的具体算法。
假设以带头结点的循环链表表示一个队列,并且只设一个队尾指针指向尾元素节点(注意不设置头指针),请写出相应的置空队、入队、出队的算法,使用Java描述。
1. 置空队:
```java
public void clear() {
while (!isEmpty()) { // 当队列非空时循环执行
dequeue(); // 出队操作直到所有元素都被移除
}
}
```
2. 入队(将一个新元素添加到队尾):
```java
public void enqueue(Object element) {
Node newNode = new Node(element); // 创建一个新的节点对象
if (isEmpty()) { // 如果循环链表为空,即整个队列是空的,
tail = newNode; // 将tail指针指向新创建的结点。
tail.setNext(tail); // 新结点自身形成一个环
} else {
newNode.setNext(tail.getNext()); // 否则将新节点连接到当前队尾之后,即循环链表中头结点与最后一个元素之间的位置。
tail.setNext(newNode); // 更新tail指针指向新的尾部
}
}
```
3. 出队(移除并返回队首的元素):
```java
public Object dequeue() {
if (isEmpty()) { // 如果循环链表为空,则抛出异常。
throw new NoSuchElementException(Cannot dequeue from an empty queue.);
}
Node head = tail.getNext(); // 获取当前头结点(即尾节点之后的第一个节点)
if(head == tail) { // 若队列中只有一个元素,那么清空队列
clear();
} else {
tail.setNext(head.getNext()); // 否则将下一个元素作为新的头部,并更新tail指针指向的结点。
}
return head.getElement(); // 返回出队节点中的数据项
}
```
以上代码中,`Node`类代表链表的一个节点,包含一个对象类型的成员变量(存储实际的数据)以及一个对下一个节点引用的对象。同时假设该循环链表的实现包括了检查是否为空的方法 `isEmpty()` 与获取元素的方法 `getElement()`, 还有设置下一结点指针方法如:`setNext(Node next)` 。