Deque

في عالم البرمجة بلغة جافا، يشير مصطلح “Queue” إلى هيكل بيانات يتيح إدخال العناصر في نهاية الصف وإزالتها من بدايته، بينما “Deque” (Double Ended Queue) يمثل هيكل بيانات يتيح إدخال وإزالة العناصر من كلا الطرفين للصف.

على الرغم من أن كل منهما يقدم وظائف مشابهة، إلا أنهما يختلفان في بعض النقاط الأساسية، والتي يمكن أن تؤثر على أداء التطبيقات التي تستخدمهما.

لنبدأ بالفارق بينهما:

1. التصميم والوظيفة:

   • Queue: يتميز بتصميم يسمح بإدخال العناصر في نهاية الصف (وتسمى هذه العملية “الإنضمام” أو “الإدراج”) وإزالتها من بدايته (التي تعرف باسم “الاستخراج”).
   • Deque: يتميز بتصميم يسمح بإدخال وإزالة العناصر من كلا الطرفين للصف، مما يتيح مرونة أكبر في تنفيذ العمليات.

2. الأداء:

   • Queue: عمليات الإضافة والإزالة في نهاية الصف تعمل بشكل فعّال بمرافقة هذا التصميم.
   • Deque: يمكن أن يكون أداء Deque أكثر تعقيدًا بعض الشيء بسبب مرونته الزائدة، حيث يحتاج تنفيذه إلى تحكم إضافي لضمان عدم تضارب العمليات المتزامنة.

3. الاستخدامات:

   • Queue: يستخدم عادة في السيناريوهات التي تتطلب تنظيم العناصر وتحديد ترتيب الوصول إليها وفقًا لترتيب الوصول.
   • Deque: يُفضل استخدامه في السيناريوهات التي تتطلب عمليات الإضافة والإزالة من كلا الطرفين، مثل تنفيذ الخوارزميات الرياضية المتقدمة أو تنفيذ الهياكل البيانية المعقدة.

من الناحية العامة، يمكن القول إن Queue هو الأكثر شيوعًا واستخدامًا بين الاثنين، ويعتبر Deque خيارًا متقدمًا يتيح مرونة أكبر لتنفيذ العمليات المتعددة. ومع ذلك، يجب اختيار الهيكل المناسب وفقًا لاحتياجات التطبيق المحددة، وفي العديد من الحالات، سيكون Queue هو الخيار الأمثل لمعظم التطبيقات.

بالطبع، دعني أوسع النقاش حول الاختلافات بين Queue وDeque وأضيف بعض المعلومات الإضافية:

4. هيكل البيانات:

   • Queue: غالبًا ما يتم تنفيذه باستخدام هياكل بيانات مثل LinkedList أو ArrayDeque في جافا.
   • Deque: يمكن تنفيذه أيضًا باستخدام LinkedList أو ArrayDeque، ولكن يمكن أيضًا استخدامه باستخدام هياكل بيانات مخصصة لدعم الإضافة والإزالة من الطرفين، مثل Doubly Linked List.

5. عمليات الوصول:

   • Queue: يتم الوصول إلى عناصر Queue بشكل افتراضي من البداية (رأس الصف) عبر عمليات الإزالة، ومن النهاية (ذيل الصف) عبر عمليات الإضافة.
   • Deque: يمكن الوصول إلى عناصر Deque من كلا الطرفين، مما يوفر مرونة أكبر في استخدامه ويسمح بتنفيذ عمليات الإضافة والإزالة بشكل أكثر تنوعًا.

6. وظائف إضافية:

   • Queue: توفير واجهة أساسية لتنفيذ FIFO (First-In-First-Out)، مما يجعله مفيدًا في العديد من السيناريوهات مثل إدارة الوظائف وتنفيذ الخوارزميات.
   • Deque: بالإضافة إلى وظائف FIFO، يمكن استخدام Deque أيضًا كـ LIFO (Last-In-First-Out)، حيث يمكن استخدامه كـ Stack أيضًا.

7. التكامل مع واجهات أخرى:

   • Queue: قد تكون واجهة Queue جزءًا من تصميمات الأنظمة الأكثر تعقيدًا مثل Priority Queue التي تقدم طريقة لترتيب العناصر بناءً على أولويات محددة.
   • Deque: يمكن استخدام Deque كجزء من هياكل بيانات أكثر تعقيدًا مثل HashMaps أو Trees لتوفير واجهة للوصول إلى العناصر بطريقة متنوعة.

باختصار، Queue وDeque هما هياكل بيانات قوية ومفيدة في برمجة جافا، وتختلف في التصميم والوظائف والأداء. اختيار الهيكل المناسب يعتمد على متطلبات التطبيق المحددة والعمليات التي تحتاج إلى تنفيذها.

فهم مبدئي:

لفهم كيفية تنفيذ addRear() و RemoveFront() و RemoveRear()، يجب أن نفهم أولاً كيف يعمل الـ Deque (Double Ended Queue). Deque هو هيكل بيانات يسمح بإضافة وإزالة العناصر من كلا الطرفين (الأمام والخلف)، ويعتبر الـ Deque هو نوع من التوابع الطويلة تستخدم في لغة الجافا.

الخطوات الأساسية لتنفيذ addRear():

1. اختر عنصرًا جديدًا لإضافته إلى نهاية الـ Deque.
2. قم بزيادة الفهرس الخلفي بواحد ليشير إلى الموضع الجديد.
3. ضع العنصر الجديد في الموضع الذي يشير إليه الفهرس الخلفي.

الخطوات الأساسية لتنفيذ RemoveFront():

1. تحقق من أن الـ Deque ليس فارغًا.
2. احذف العنصر الأمامي.
3. قم بتقليل الفهرس الأمامي بواحد.

الخطوات الأساسية لتنفيذ RemoveRear():

1. تحقق من أن الـ Deque ليس فارغًا.
2. احذف العنصر الخلفي.
3. قم بتقليل الفهرس الخلفي بواحد.

التعديلات على الكود:

1. addRear():

   • يجب عليك إضافة المنطق المناسب لتنفيذ الخطوات الثلاث المذكورة أعلاه.

2. RemoveFront():

   • يجب عليك إضافة المنطق المناسب لتنفيذ الخطوات الثلاث المذكورة أعلاه.

3. RemoveRear():

   • يجب عليك إضافة المنطق المناسب لتنفيذ الخطوات الثلاث المذكورة أعلاه.

التحسينات المحتملة:

• يمكنك استخدام حجم الـ Deque لتتبع عدد العناصر الموجودة حتى تتمكن من معرفة متى يجب تطبيق الخطوات الثلاث لإضافة أو إزالة العناصر.
• يمكنك استخدام مؤشرات تشير إلى العناصر الأمامية والخلفية لتسهيل عمليات الإضافة والحذف.

التعليقات النهائية:

• يجب عليك أيضًا تحديث واجهة Deque بتعريف الواجهات الجديدة للطرق addRear() و RemoveFront() و RemoveRear().

ملاحظة: قد تحتاج إلى تعديل الكود بناءً على متطلبات الـ Deque الخاص بك، ويمكنك استخدام الرمز التالي كنقطة انطلاق لتطوير كود الـ Deque:

javaCopy code
@Override
public void addRear() {
    if (isFull()) {
        System.out.println("Deque is full");
        return;
    }
    System.out.println("Enter the element to add at rear:");
    int element = in.nextInt();
    array[CurrentRearIndex] = element;
    CurrentRearIndex = (CurrentRearIndex + 1) % limit;
}

@Override
public void RemoveFront() {
    if (isEmpty()) {
        System.out.println("Deque is empty");
        return;
    }
    System.out.println("Removed element from front: " + array[CurrentFrontIndex]);
    array[CurrentFrontIndex] = 0;
    CurrentFrontIndex = (CurrentFrontIndex + 1) % limit;
}

@Override
public void RemoveRear() {
    if (isEmpty()) {
        System.out.println("Deque is empty");
        return;
    }
    CurrentRearIndex = (CurrentRearIndex - 1 + limit) % limit;
    System.out.println("Removed element from rear: " + array[CurrentRearIndex]);
    array[CurrentRearIndex] = 0;
}

أتمنى أن يساعدك هذا الرد على فهم كيفية تنفيذ هذه الطرق. إذا كنت بحاجة إلى مساعدة أخرى، فلا تتردد في طرح الأسئلة.

بالتأكيد! إليك بعض المعلومات الإضافية حول تنفيذ طرق الـ Deque:

1. إضافة عنصر في النهاية (addRear()):

   • يمكنك استخدام المؤشر CurrentRearIndex لتحديد موضع العنصر الجديد في الـ Deque.
   • قد تحتاج إلى التحقق من أن الـ Deque ليس ممتلئًا قبل إضافة العنصر الجديد.

2. إزالة عنصر من الأمام (RemoveFront()):

   • يمكنك استخدام المؤشر CurrentFrontIndex لإزالة العنصر الأمامي من الـ Deque.
   • قد تحتاج إلى التحقق من أن الـ Deque ليس فارغًا قبل إزالة العنصر.

3. إزالة عنصر من النهاية (RemoveRear()):

   • يمكنك استخدام المؤشر CurrentRearIndex لإزالة العنصر الخلفي من الـ Deque.
   • قد تحتاج إلى التحقق من أن الـ Deque ليس فارغًا قبل إزالة العنصر.

4. التحقق من الـ Deque الفارغ أو الكامل:

   • يمكنك استخدام الدوال isEmpty() و isFull() للتحقق من حالة الـ Deque قبل إضافة أو إزالة عناصر.

5. تحديث موضع المؤشرات:

   • بعد إضافة عنصر في النهاية، يجب تحديث المؤشر CurrentRearIndex ليشير إلى الموضع الجديد.
   • بعد إزالة عنصر من الأمام، يجب تحديث المؤشر CurrentFrontIndex ليشير إلى الموضع الجديد.

6. التعامل مع حالات الـ Deque الخاصة:

   • قد تحتاج إلى التعامل مع حالة الـ Deque عندما يصبح فارغًا بعد إزالة عناصر منه، وكذلك عندما يمتلئ بعد إضافة عناصر.

7. تحديث طرق size() و displayArray():

   • قد تحتاج إلى تحديث طريقة size() لتُعيد عدد العناصر الموجودة في الـ Deque.
   • قد تحتاج إلى تحديث طريقة displayArray() لتظهر العناصر الموجودة في الـ Deque بشكل مناسب.

هذه المعلومات يمكن أن تساعدك في فهم كيفية تنفيذ طرق الـ Deque بشكل أكثر دقة وفعالية.