数据结构06 队列
上一篇讲了栈，这一篇要讲的是我们常用的队列，我会从以下几个方面进行总结。
1、什么是队列
2、队列的存储结构
3、队列的常用操作及实现代码
1、什么是队列
（1）首先，队列也是一种特殊的线性表，它是一种操作受限的线性表。只允许在表的一端进行元素插入，而在另一端进行元素删除。允许插入的一端称为队尾，允许删除的一端称为队头。
（2）队列与现实生活中的排队类似（如下图），新加入的成员总是在队尾，而排在队列最前面的总是最先离开队列，即先进先出 First In First Out (FIFO)，因此队列就是先进先出线性表。
（3）线性表分为顺序表和链表，所以队列也分为顺序队列和链式队列，为了方便演示，下文所使用的队列都是顺序队列。
2、队列的存储结构
用java语言自己封装一个顺序队列：
SeqQueue.java
/** * 封装一个顺序队列 */ public class SeqQueue { // 保存数据 public Object[] data; // 头指针 public int head; // 尾指针 public int rear; // 队列的最大容量 public int maxSize; public SeqQueue(int maxSize) { this.maxSize = maxSize; data = new Object[maxSize]; } }
3、队列的常用操作及实现代码
3-1、初始化队列
思路：构造一个空队列，并将头指针head和尾指针rear都设置为0。
代码：SeqQueueOperate.java
/** * 封装队列的常见操作 */ public class SeqQueueOperate { /** * 初始化 * * @param maxSize * @return */ public SeqQueue init(int maxSize) { SeqQueue queue = new SeqQueue(maxSize); queue.head = 0; queue.rear = 0; return queue; } }
3-2、入队
思路：若队列没有满，则将数据插入到尾指针rear指向的位置，然后再将rear加1。
代码：在 SeqQueueOperate.java 中添加方法
/** * 入队 */ public void enter(SeqQueue queue, Object obj) { // 判断队列是否已经满了 if (queue.rear >= queue.maxSize) { return; } queue.data[queue.rear] = obj; queue.rear++; }
3-3、出队
思路：若队列不为空，则将头指针指向的元素删除，然后将头指针加1。
代码：在 SeqQueueOperate.java 中添加方法
/** * 出队 */ public Object dequeue(SeqQueue queue) { // 判断队列是否为空 if (queue.head == queue.rear) { return null; } Object obj = queue.data[queue.head]; queue.data[queue.head] = null; queue.head++; return obj; }
3-4、取队头
思路：若队列不为空，则返回队头元素。
代码：在 SeqQueueOperate.java 中添加方法
/** * 取队头 */ public Object getHead(SeqQueue queue) { // 判断队列是否为空 if (queue.head == queue.rear) { return null; } Object obj = queue.data[queue.head]; return obj; }
3-5、取队长
思路：即尾指针 - 头指针的值。
代码：在 SeqQueueOperate.java 中添加方法
/** * 取队长 */ public int getLength(SeqQueue queue) { return queue.rear - queue.head; }
3-6、判队空
思路：只需要判断头指针和尾指针是否相等即可
代码：在 SeqQueueOperate.java 中添加方法
/** * 判断队列是否为空 */ public boolean isEmpty(SeqQueue queue) { return queue.head == queue.rear; }
3-7、判队满
思路：只需判断尾指针与maxSize是否相等即可
代码：在 SeqQueueOperate.java 中添加方法
/** * 判断队列是否已经满了 */ public boolean isFull(SeqQueue queue) { return queue.rear >= queue.maxSize; }
4、测试
添加一个用来测试的类
QueueTest.java
/** * 用来测试 */ public class QueueTest { public static void main(String[] args) { SeqQueueOperate seqQueueOperate = new SeqQueueOperate(); // 最大容量设置为5 int maxSize = 5; SeqQueue queue = seqQueueOperate.init(maxSize); System.out.println("队列的最大容量是：" + maxSize); // 当前队列的长度 System.out.println("当前队列的长度是：" + seqQueueOperate.getLength(queue)); System.out.println(""); System.out.println("===========入队start ==========="); System.out.println("插入6个元素试试"); seqQueueOperate.enter(queue, 1); seqQueueOperate.enter(queue, 2); seqQueueOperate.enter(queue, 3); seqQueueOperate.enter(queue, 4); seqQueueOperate.enter(queue, 5); seqQueueOperate.enter(queue, 6); System.out.println("===========入队end ============="); // 当前队列的长度 System.out.println("当前队列的长度是：" + seqQueueOperate.getLength(queue)); System.out.println(""); // 出队 System.out.println("===========出队start ==========="); Object obj = seqQueueOperate.dequeue(queue); System.out.println("出队的元素是：" + obj); System.out.println("===========出队end ============="); // 当前队列的长度 System.out.println("当前队列的长度是：" + seqQueueOperate.getLength(queue)); System.out.println(""); System.out.println("------------------------------------"); System.out.println("队头元素是：" + queue.data[queue.head]); System.out.println("队尾元素是：" + queue.data[queue.rear-1]); } }
测试结果：
注意：在一个非空的队列中，头指针始终指向队头元素，而尾指针始终指向队尾元素的下一个位置。
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