Implementación de Colas Utilizando Clases y Objetos en Java

by Tomas Gonzalez
on mayo 8, 2024
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En programación, una cola es una estructura de datos que sigue el principio de Primero en Entrar, Primero en Salir (FIFO), similar a una fila en la vida real donde el primer elemento que se añade es el primero en ser retirado. Este artículo proporciona una guía paso a paso para implementar una cola en Java utilizando clases y objetos, proporcionando una base sólida para el manejo eficiente de datos en aplicaciones que requieren un procesamiento secuencial.

Conceptos Básicos de Colas

Una cola típicamente soporta al menos dos operaciones fundamentales:

  • Enqueue: Agrega un elemento al final de la cola.
  • Dequeue: Elimina y retorna el elemento al frente de la cola.

Adicionalmente, las operaciones como peek (que mira el primer elemento sin removerlo) y isEmpty (que verifica si la cola está vacía) son también útiles para gestionar las colas de manera eficaz.

Implementación de una Cola en Java

A continuación, detallaremos cómo implementar una clase Queue en Java utilizando una lista enlazada para almacenar los elementos de la cola. Emplearemos la encapsulación para asegurar que los detalles de la implementación permanezcan ocultos, proporcionando una interfaz limpia y robusta.

Paso 1: Creación de la Clase Nodo

Primero, definiremos una clase Node que representará cada elemento en la cola.

public class Node {
    int data;
    Node next;

    public Node(int data) {
        this.data = data;
        this.next = null;
    }
}
Paso 2: Estructura de la Clase Queue

La clase Queue utilizará estos nodos para construir la cola.

public class Queue {
    private Node front, rear;
    private int size;

    public Queue() {
        this.front = this.rear = null;
        size = 0;
    }

    // Método para agregar un elemento a la cola
    public void enqueue(int data) {
        Node newNode = new Node(data);
        if (this.rear == null) {
            this.front = this.rear = newNode;
        } else {
            this.rear.next = newNode;
            this.rear = newNode;
        }
        size++;
    }

    // Método para eliminar un elemento de la cola
    public int dequeue() {
        if (isEmpty()) {
            throw new NoSuchElementException("Queue is empty");
        }
        Node temp = this.front;
        this.front = this.front.next;

        if (this.front == null) {
            this.rear = null;
        }

        size--;
        return temp.data;
    }

    // Método para obtener el primer elemento de la cola
    public int peek() {
        if (isEmpty()) {
            throw new NoSuchElementException("Queue is empty");
        }
        return this.front.data;
    }

    // Método para verificar si la cola está vacía
    public boolean isEmpty() {
        return (this.front == null);
    }

    // Método para obtener el tamaño de la cola
    public int size() {
        return size;
    }
}

Uso de la Clase Queue

Para utilizar la cola, simplemente instancie y opere con ella en su programa principal o cualquier otra clase.

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        Queue queue = new Queue();
        queue.enqueue(10);
        queue.enqueue(20);
        queue.enqueue(30);

        System.out.println(queue.dequeue()); // Imprime 10
        System.out.println(queue.peek());    // Imprime 20
        System.out.println("Queue size is: " + queue.size()); // Imprime 2
    }
}

Conclusión

La implementación de colas mediante clases y objetos en Java no solo refuerza los principios de la programación orientada a objetos, sino que también proporciona una estructura de datos eficiente para manejar colecciones de elementos de manera ordenada y predecible. Con estas bases, los desarrolladores pueden construir aplicaciones más robustas y eficientes que requieren manejo de tareas, ordenación de procesos y más.

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