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Co-authored-by: krahets <krahets@163.com>
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Ikko Eltociear Ashimine
2025-10-17 06:04:43 +09:00
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@@ -0,0 +1,151 @@
/**
* File: array_deque.java
* Created Time: 2023-02-16
* Author: krahets (krahets@163.com), FangYuan33 (374072213@qq.com)
*/
package chapter_stack_and_queue;
import java.util.*;
/* 循環配列に基づく両端キュークラス */
class ArrayDeque {
private int[] nums; // 両端キューの要素を格納する配列
private int front; // 先頭ポインタ、先頭要素を指す
private int queSize; // 両端キューの長さ
/* コンストラクタ */
public ArrayDeque(int capacity) {
this.nums = new int[capacity];
front = queSize = 0;
}
/* 両端キューの容量を取得 */
public int capacity() {
return nums.length;
}
/* 両端キューの長さを取得 */
public int size() {
return queSize;
}
/* 両端キューが空かどうかを判定 */
public boolean isEmpty() {
return queSize == 0;
}
/* 循環配列インデックスを計算 */
private int index(int i) {
// モジュロ演算により循環配列を実装
// i が配列の末尾を超える場合、先頭に戻る
// i が配列の先頭を超える場合、末尾に戻る
return (i + capacity()) % capacity();
}
/* 先頭エンキュー */
public void pushFirst(int num) {
if (queSize == capacity()) {
System.out.println("両端キューが満杯です");
return;
}
// 先頭ポインタを左に移動し、境界を越える場合は配列の末尾に回る
front = index(front - 1);
// 先頭に num を追加
nums[front] = num;
queSize++;
}
/* 末尾エンキュー */
public void pushLast(int num) {
if (queSize == capacity()) {
System.out.println("両端キューが満杯です");
return;
}
// 末尾ポインタを計算し、末尾に要素を追加
int rear = index(front + queSize);
nums[rear] = num;
queSize++;
}
/* 先頭デキュー */
public int popFirst() {
int num = peekFirst();
// 先頭ポインタを右に移動
front = index(front + 1);
queSize--;
return num;
}
/* 末尾デキュー */
public int popLast() {
int num = peekLast();
queSize--;
return num;
}
/* 先頭要素にアクセス */
public int peekFirst() {
if (isEmpty())
throw new IndexOutOfBoundsException();
return nums[front];
}
/* 末尾要素にアクセス */
public int peekLast() {
if (isEmpty())
throw new IndexOutOfBoundsException();
// 末尾要素のインデックスを計算
int last = index(front + queSize - 1);
return nums[last];
}
/* 配列を返す */
public int[] toArray() {
// front から開始して queSize 個の要素のみをコピー
int[] res = new int[queSize];
for (int i = 0, j = front; i < queSize; i++, j++) {
res[i] = nums[index(j)];
}
return res;
}
}
public class array_deque {
public static void main(String[] args) {
/* 両端キューを初期化 */
int capacity = 10;
ArrayDeque deque = new ArrayDeque(capacity);
/* 末尾エンキュー */
deque.pushLast(3);
deque.pushLast(2);
deque.pushLast(5);
System.out.println("末尾エンキュー後 deque = " + Arrays.toString(deque.toArray()));
/* 先頭エンキュー */
deque.pushFirst(4);
deque.pushFirst(1);
System.out.println("先頭エンキュー後 deque = " + Arrays.toString(deque.toArray()));
/* 要素へのアクセス */
int peekFirst = deque.peekFirst();
System.out.println("先頭要素 peekFirst = " + peekFirst);
int peekLast = deque.peekLast();
System.out.println("末尾要素 peekLast = " + peekLast);
/* 要素デキュー */
int popFirst = deque.popFirst();
System.out.println("先頭デキュー要素 = " + popFirst + "、先頭デキュー後 deque = " + Arrays.toString(deque.toArray()));
int popLast = deque.popLast();
System.out.println("末尾デキュー要素 = " + popLast + "、末尾デキュー後 deque = " + Arrays.toString(deque.toArray()));
/* 両端キューの長さを取得 */
int size = deque.size();
System.out.println("両端キューの長さ size = " + size);
/* 両端キューが空かどうかを判定 */
boolean isEmpty = deque.isEmpty();
System.out.println("両端キューが空か = " + isEmpty);
}
}

View File

@@ -0,0 +1,114 @@
/**
* File: array_queue.java
* Created Time: 2022-11-25
* Author: krahets (krahets@163.com)
*/
package chapter_stack_and_queue;
import java.util.*;
/* 配列に基づくキュークラス */
class ArrayQueue {
private int[] nums; // 要素を格納する配列
private int front; // キューヘッドポインタ、最初の要素を指す
private int queSize; // キューの長さ
public ArrayQueue(int capacity) {
nums = new int[capacity];
front = queSize = 0;
}
/* キューの容量を取得 */
public int capacity() {
return nums.length;
}
/* キューの長さを取得 */
public int size() {
return queSize;
}
/* キューが空かどうかを判定 */
public boolean isEmpty() {
return queSize == 0;
}
/* エンキュー */
public void push(int num) {
if (queSize == capacity()) {
System.out.println("キューが満杯です");
return;
}
// リアポインタを計算front + queSize
// モジュロ操作により rear が配列の長さを超えることを回避
int rear = (front + queSize) % capacity();
// 要素をキューリアに追加
nums[rear] = num;
queSize++;
}
/* デキュー */
public int pop() {
int num = peek();
// キューヘッドポインタを後ろに1つ移動、モジュロ操作により範囲を超えることを回避
front = (front + 1) % capacity();
queSize--;
return num;
}
/* キューヘッド要素にアクセス */
public int peek() {
if (isEmpty())
throw new IndexOutOfBoundsException();
return nums[front];
}
/* 配列を返す */
public int[] toArray() {
// front から開始して queSize 個の要素のみをコピー
int[] res = new int[queSize];
for (int i = 0, j = front; i < queSize; i++, j++) {
res[i] = nums[j % capacity()];
}
return res;
}
}
public class array_queue {
public static void main(String[] args) {
/* キューを初期化 */
int capacity = 10;
ArrayQueue queue = new ArrayQueue(capacity);
/* 要素をエンキュー */
queue.push(1);
queue.push(3);
queue.push(2);
queue.push(5);
queue.push(4);
System.out.println("キュー queue = " + Arrays.toString(queue.toArray()));
/* キューヘッド要素にアクセス */
int peek = queue.peek();
System.out.println("キューヘッド要素 peek = " + peek);
/* 要素をデキュー */
int pop = queue.pop();
System.out.println("デキューした要素 = " + pop + "、デキュー後 " + Arrays.toString(queue.toArray()));
/* キューの長さを取得 */
int size = queue.size();
System.out.println("キューの長さ size = " + size);
/* 空かどうかを判定 */
boolean isEmpty = queue.isEmpty();
System.out.println("キューが空か = " + isEmpty);
/* 連続エンキューのテスト */
for (int i = 0; i < 10; i++) {
queue.push(i);
}
System.out.println("連続エンキュー後 queue = " + Arrays.toString(queue.toArray()));
}
}

View File

@@ -0,0 +1,84 @@
/**
* File: array_stack.java
* Created Time: 2022-11-25
* Author: krahets (krahets@163.com)
*/
package chapter_stack_and_queue;
import java.util.*;
/* 配列に基づくスタッククラス */
class ArrayStack {
private ArrayList<Integer> stack;
public ArrayStack() {
// リスト(動的配列)を初期化
stack = new ArrayList<>();
}
/* スタックの長さを取得 */
public int size() {
return stack.size();
}
/* スタックが空かどうかを判定 */
public boolean isEmpty() {
return size() == 0;
}
/* プッシュ */
public void push(int num) {
stack.add(num);
}
/* ポップ */
public int pop() {
if (isEmpty())
throw new IndexOutOfBoundsException();
return stack.remove(size() - 1);
}
/* スタックトップ要素にアクセス */
public int peek() {
if (isEmpty())
throw new IndexOutOfBoundsException();
return stack.get(size() - 1);
}
/* List を Array に変換して返す */
public Object[] toArray() {
return stack.toArray();
}
}
public class array_stack {
public static void main(String[] args) {
/* スタックを初期化 */
ArrayStack stack = new ArrayStack();
/* 要素をプッシュ */
stack.push(1);
stack.push(3);
stack.push(2);
stack.push(5);
stack.push(4);
System.out.println("スタック stack = " + Arrays.toString(stack.toArray()));
/* スタックトップ要素にアクセス */
int peek = stack.peek();
System.out.println("スタックトップ要素 peek = " + peek);
/* 要素をポップ */
int pop = stack.pop();
System.out.println("ポップした要素 = " + pop + "、ポップ後 " + Arrays.toString(stack.toArray()));
/* スタックの長さを取得 */
int size = stack.size();
System.out.println("スタックの長さ size = " + size);
/* 空かどうかを判定 */
boolean isEmpty = stack.isEmpty();
System.out.println("スタックが空か = " + isEmpty);
}
}

View File

@@ -0,0 +1,46 @@
/**
* File: deque.java
* Created Time: 2022-11-25
* Author: krahets (krahets@163.com)
*/
package chapter_stack_and_queue;
import java.util.*;
public class deque {
public static void main(String[] args) {
/* 両端キューを初期化 */
Deque<Integer> deque = new LinkedList<>();
deque.offerLast(3);
deque.offerLast(2);
deque.offerLast(5);
System.out.println("両端キュー deque = " + deque);
/* 要素へのアクセス */
int peekFirst = deque.peekFirst();
System.out.println("先頭要素 peekFirst = " + peekFirst);
int peekLast = deque.peekLast();
System.out.println("末尾要素 peekLast = " + peekLast);
/* 要素のエンキュー */
deque.offerLast(4);
System.out.println("要素4を末尾にエンキュー、deque = " + deque);
deque.offerFirst(1);
System.out.println("要素1を先頭にエンキュー、deque = " + deque);
/* 要素のデキュー */
int popLast = deque.pollLast();
System.out.println("両端キュー末尾要素 = " + popLast + "、末尾からデキュー後 " + deque);
int popFirst = deque.pollFirst();
System.out.println("両端キュー先頭要素 = " + popFirst + "、先頭からデキュー後 " + deque);
/* 両端キューの長さを取得 */
int size = deque.size();
System.out.println("両端キューの長さ size = " + size);
/* 両端キューが空かどうかを判定 */
boolean isEmpty = deque.isEmpty();
System.out.println("両端キューが空か = " + isEmpty);
}
}

View File

@@ -0,0 +1,176 @@
/**
* File: linkedlist_deque.java
* Created Time: 2023-01-20
* Author: krahets (krahets@163.com)
*/
package chapter_stack_and_queue;
import java.util.*;
/* 双方向連結リストノード */
class ListNode {
int val; // ノード値
ListNode next; // 後続ノードへの参照
ListNode prev; // 前任ノードへの参照
ListNode(int val) {
this.val = val;
prev = next = null;
}
}
/* 双方向連結リストに基づく両端キュークラス */
class LinkedListDeque {
private ListNode front, rear; // 先頭ノード front、末尾ード rear
private int queSize = 0; // 両端キューの長さ
public LinkedListDeque() {
front = rear = null;
}
/* 両端キューの長さを取得 */
public int size() {
return queSize;
}
/* 両端キューが空かどうかを判定 */
public boolean isEmpty() {
return size() == 0;
}
/* エンキュー操作 */
private void push(int num, boolean isFront) {
ListNode node = new ListNode(num);
// リストが空の場合、front と rear の両方を node に指す
if (isEmpty())
front = rear = node;
// 先頭エンキュー操作
else if (isFront) {
// node をリストの先頭に追加
front.prev = node;
node.next = front;
front = node; // front を更新
// 末尾エンキュー操作
} else {
// node をリストの末尾に追加
rear.next = node;
node.prev = rear;
rear = node; // rear を更新
}
queSize++; // 長さを更新
}
/* 先頭エンキュー */
public void pushFirst(int num) {
push(num, true);
}
/* 末尾エンキュー */
public void pushLast(int num) {
push(num, false);
}
/* デキュー操作 */
private int pop(boolean isFront) {
if (isEmpty())
throw new IndexOutOfBoundsException();
int val;
// 先頭デキュー操作
if (isFront) {
val = front.val; // 一時的に先頭ノード値を保存
// 次のノードを削除
ListNode fNext = front.next;
if (fNext != null) {
fNext.prev = null;
front.next = null;
}
front = fNext; // front を更新
// 末尾デキュー操作
} else {
val = rear.val; // 一時的に末尾ノード値を保存
// 前のノードを削除
ListNode rPrev = rear.prev;
if (rPrev != null) {
rPrev.next = null;
rear.prev = null;
}
rear = rPrev; // rear を更新
}
queSize--; // 長さを更新
return val;
}
/* 先頭デキュー */
public int popFirst() {
return pop(true);
}
/* 末尾デキュー */
public int popLast() {
return pop(false);
}
/* 先頭要素にアクセス */
public int peekFirst() {
if (isEmpty())
throw new IndexOutOfBoundsException();
return front.val;
}
/* 末尾要素にアクセス */
public int peekLast() {
if (isEmpty())
throw new IndexOutOfBoundsException();
return rear.val;
}
/* 配列を返す */
public int[] toArray() {
ListNode node = front;
int[] res = new int[size()];
for (int i = 0; i < res.length; i++) {
res[i] = node.val;
node = node.next;
}
return res;
}
}
public class linkedlist_deque {
public static void main(String[] args) {
/* 両端キューを初期化 */
LinkedListDeque deque = new LinkedListDeque();
/* 末尾エンキュー */
deque.pushLast(3);
deque.pushLast(2);
deque.pushLast(5);
System.out.println("末尾エンキュー後 deque = " + Arrays.toString(deque.toArray()));
/* 先頭エンキュー */
deque.pushFirst(4);
deque.pushFirst(1);
System.out.println("先頭エンキュー後 deque = " + Arrays.toString(deque.toArray()));
/* 要素へのアクセス */
int peekFirst = deque.peekFirst();
System.out.println("先頭要素 peekFirst = " + peekFirst);
int peekLast = deque.peekLast();
System.out.println("末尾要素 peekLast = " + peekLast);
/* 要素デキュー */
int popFirst = deque.popFirst();
System.out.println("先頭デキュー要素 = " + popFirst + "、先頭デキュー後 deque = " + Arrays.toString(deque.toArray()));
int popLast = deque.popLast();
System.out.println("末尾デキュー要素 = " + popLast + "、末尾デキュー後 deque = " + Arrays.toString(deque.toArray()));
/* 両端キューの長さを取得 */
int size = deque.size();
System.out.println("両端キューの長さ size = " + size);
/* 両端キューが空かどうかを判定 */
boolean isEmpty = deque.isEmpty();
System.out.println("両端キューが空か = " + isEmpty);
}
}

View File

@@ -0,0 +1,104 @@
/**
* File: linkedlist_queue.java
* Created Time: 2022-11-25
* Author: krahets (krahets@163.com)
*/
package chapter_stack_and_queue;
import java.util.*;
/* 連結リストに基づくキュークラス */
class LinkedListQueue {
private ListNode front, rear; // 先頭ノード front、末尾ード rear
private int queSize = 0;
public LinkedListQueue() {
front = null;
rear = null;
}
/* キューの長さを取得 */
public int size() {
return queSize;
}
/* キューが空かどうかを判定 */
public boolean isEmpty() {
return size() == 0;
}
/* エンキュー */
public void push(int num) {
// 末尾ノードの後ろに num を追加
ListNode node = new ListNode(num);
// キューが空の場合、先頭と末尾ノードの両方をそのノードにポイント
if (front == null) {
front = node;
rear = node;
// キューが空でない場合、そのノードを末尾ノードの後ろに追加
} else {
rear.next = node;
rear = node;
}
queSize++;
}
/* デキュー */
public int pop() {
int num = peek();
// 先頭ノードを削除
front = front.next;
queSize--;
return num;
}
/* 先頭要素にアクセス */
public int peek() {
if (isEmpty())
throw new IndexOutOfBoundsException();
return front.val;
}
/* 連結リストを配列に変換して返す */
public int[] toArray() {
ListNode node = front;
int[] res = new int[size()];
for (int i = 0; i < res.length; i++) {
res[i] = node.val;
node = node.next;
}
return res;
}
}
public class linkedlist_queue {
public static void main(String[] args) {
/* キューを初期化 */
LinkedListQueue queue = new LinkedListQueue();
/* 要素をエンキュー */
queue.push(1);
queue.push(3);
queue.push(2);
queue.push(5);
queue.push(4);
System.out.println("キュー queue = " + Arrays.toString(queue.toArray()));
/* 先頭要素にアクセス */
int peek = queue.peek();
System.out.println("先頭要素 peek = " + peek);
/* 要素をデキュー */
int pop = queue.pop();
System.out.println("デキューした要素 = " + pop + "、デキュー後 " + Arrays.toString(queue.toArray()));
/* キューの長さを取得 */
int size = queue.size();
System.out.println("キューの長さ size = " + size);
/* キューが空かどうかを判定 */
boolean isEmpty = queue.isEmpty();
System.out.println("キューが空か = " + isEmpty);
}
}

View File

@@ -0,0 +1,95 @@
/**
* File: linkedlist_stack.java
* Created Time: 2022-11-25
* Author: krahets (krahets@163.com)
*/
package chapter_stack_and_queue;
import java.util.*;
import utils.*;
/* 連結リストに基づくスタッククラス */
class LinkedListStack {
private ListNode stackPeek; // ヘッドノードをスタックトップとして使用
private int stkSize = 0; // スタックの長さ
public LinkedListStack() {
stackPeek = null;
}
/* スタックの長さを取得 */
public int size() {
return stkSize;
}
/* スタックが空かどうかを判定 */
public boolean isEmpty() {
return size() == 0;
}
/* プッシュ */
public void push(int num) {
ListNode node = new ListNode(num);
node.next = stackPeek;
stackPeek = node;
stkSize++;
}
/* ポップ */
public int pop() {
int num = peek();
stackPeek = stackPeek.next;
stkSize--;
return num;
}
/* スタックトップ要素にアクセス */
public int peek() {
if (isEmpty())
throw new IndexOutOfBoundsException();
return stackPeek.val;
}
/* List を Array に変換して返す */
public int[] toArray() {
ListNode node = stackPeek;
int[] res = new int[size()];
for (int i = res.length - 1; i >= 0; i--) {
res[i] = node.val;
node = node.next;
}
return res;
}
}
public class linkedlist_stack {
public static void main(String[] args) {
/* スタックを初期化 */
LinkedListStack stack = new LinkedListStack();
/* 要素をプッシュ */
stack.push(1);
stack.push(3);
stack.push(2);
stack.push(5);
stack.push(4);
System.out.println("スタック stack = " + Arrays.toString(stack.toArray()));
/* スタックトップ要素にアクセス */
int peek = stack.peek();
System.out.println("スタックトップ要素 peek = " + peek);
/* 要素をポップ */
int pop = stack.pop();
System.out.println("ポップした要素 = " + pop + "、ポップ後 " + Arrays.toString(stack.toArray()));
/* スタックの長さを取得 */
int size = stack.size();
System.out.println("スタックの長さ size = " + size);
/* 空かどうかを判定 */
boolean isEmpty = stack.isEmpty();
System.out.println("スタックが空か = " + isEmpty);
}
}

View File

@@ -0,0 +1,40 @@
/**
* File: queue.java
* Created Time: 2022-11-25
* Author: krahets (krahets@163.com)
*/
package chapter_stack_and_queue;
import java.util.*;
public class queue {
public static void main(String[] args) {
/* キューを初期化 */
Queue<Integer> queue = new LinkedList<>();
/* 要素をエンキュー */
queue.offer(1);
queue.offer(3);
queue.offer(2);
queue.offer(5);
queue.offer(4);
System.out.println("キュー queue = " + queue);
/* 先頭要素にアクセス */
int peek = queue.peek();
System.out.println("先頭要素 peek = " + peek);
/* 要素をデキュー */
int pop = queue.poll();
System.out.println("デキューした要素 = " + pop + "、デキュー後 " + queue);
/* キューの長さを取得 */
int size = queue.size();
System.out.println("キューの長さ size = " + size);
/* キューが空かどうかを判定 */
boolean isEmpty = queue.isEmpty();
System.out.println("キューが空か = " + isEmpty);
}
}

View File

@@ -0,0 +1,40 @@
/**
* File: stack.java
* Created Time: 2022-11-25
* Author: krahets (krahets@163.com)
*/
package chapter_stack_and_queue;
import java.util.*;
public class stack {
public static void main(String[] args) {
/* スタックを初期化 */
Stack<Integer> stack = new Stack<>();
/* 要素をプッシュ */
stack.push(1);
stack.push(3);
stack.push(2);
stack.push(5);
stack.push(4);
System.out.println("スタック stack = " + stack);
/* スタックトップ要素にアクセス */
int peek = stack.peek();
System.out.println("スタックトップ要素 peek = " + peek);
/* 要素をポップ */
int pop = stack.pop();
System.out.println("ポップした要素 = " + pop + "、ポップ後 " + stack);
/* スタックの長さを取得 */
int size = stack.size();
System.out.println("スタックの長さ size = " + size);
/* 空かどうかを判定 */
boolean isEmpty = stack.isEmpty();
System.out.println("スタックが空か = " + isEmpty);
}
}