1、基本介绍
- 队列是一个有序表，可以用数组或是链表来实现
- 遵循先进先出的原则
2、数组模拟队列
- 队列本身是有序列表，若使用数据的结构来存储队列的数据，则队列数组的声明如下图，其中maxSize是该队的最大容量
- 因为队列的输出、输入是分别从前后端开处理，因此需要两个变量front及rear分别记录度列前后端的下标，front会随着数据输出而改变，而rear则是随着数据输入而改变
- 当我们将数据存入队列时称为 addQueue ，addQueue的处理需要有两个步骤
- 将尾指针往后移： rear + 1 ,当front == rear 【空】
- 若尾指针rear小于队列的最大下标 maxSize - 1，则将数据存入rear所指的数组元素中，否则无法存入数据。rear == maxSize - 1 【队列满】
package queue;
import java.util.Scanner;
public class ArrayQueueDemo {
public static void main(String[] args) {
//测试
//创建一个队列
ArrayQueue queue = new ArrayQueue(3);
char key = ' '; //接收用户输入
Scanner scanner = new Scanner(System.in);
boolean loop = true;
while(loop){
//输出一个菜单
System.out.println("s(show):显示队列");
System.out.println("e(exit):退出程序");
System.out.println("a(add):添加数据到队列");
System.out.println("g(get):从队列取出数据");
System.out.println("h(head):查看队列头的数据");
key = scanner.next().charAt(0); //接收一个字符
switch (key){
case 's':
queue.showQueue();
break;
case 'a':
System.out.println("输入一个数：");
int value = scanner.nextInt();
queue.addQueue(value);
break;
case 'g':
try {
int result = queue.getQueue();
System.out.println("取出的数据是："+result);
}catch (Exception e){
System.out.println(e.getMessage());
}
break;
case 'h':
try {
int result = queue.headQueue();
System.out.println("队列头的数据是："+result);
}catch (Exception e){
System.out.println(e.getMessage());
}
break;
case 'e':
scanner.close();
loop = false;
System.out.println("程序退出~");
break;
default:
break;
}
}
}
}
//使用数组模拟度列-编写一个ArrayQueue类
class ArrayQueue{
private int maxSize; //表示数组的最大容量
private int front; //队列头
private int rear; //队列尾
private int[] arr; //存放数据
//创建队列的构造器
public ArrayQueue(int arrMaxSize){
maxSize = arrMaxSize;
arr = new int[maxSize];
front = -1; //指向队列头
rear = -1; //指向队列尾
}
//判断队列是否满
public boolean isFull(){
return (rear == maxSize-1);
}
//判断队列是否为空
public boolean isEmpty(){
return rear == front;
}
//添加数据到队列
public void addQueue(int n){
//判断队列是否满
if(isFull()){
System.out.println("队列满不能加入数据");
return;
}
rear++; //让rear后移
arr[rear] = n; //将数据添加到rear指向的数组下标
}
//获取队列的数据，数据出队列
public int getQueue(){
//判断队列是否空
if(isEmpty()){
//抛出异常
throw new RuntimeException("队列空，不能取数据");
}
front++; //front 后移
return arr[front];
}
//显示队列的所有数据
public void showQueue(){
//判断队列是否为空
if(isEmpty()){
System.out.println("数组为空，没有数据");
return;
}
for (int i = 0; i < arr.length;i++){
System.out.println("arr["+i+"] = "+arr[i]);
}
}
//显示队列的头数据
public int headQueue(){
//判断队列是否为空
if(isEmpty()){
throw new RuntimeException("队列空，没有数据");
}
return arr[front+1];
}
}
3、数组模拟环形队列
- front指向队列的第一个元素
- rear指向队列的最后一个元素的后一个位置
- 当队列满时，条件是 (rear + 1) % maxSize = front
- 当队列为空时，条件是 rear = front
- 队列中有效数据个数 (rear + maxSize -front) % maxSize
package queue;
import java.util.Scanner;
public class CircleArrayQueue {
public static void main(String[] args) {
//测试
//创建一个环形队列
CircleArray queue = new CircleArray(3);
char key = ' '; //接收用户输入
Scanner scanner = new Scanner(System.in);
boolean loop = true;
while(loop){
//输出一个菜单
System.out.println("s(show):显示队列");
System.out.println("e(exit):退出程序");
System.out.println("a(add):添加数据到队列");
System.out.println("g(get):从队列取出数据");
System.out.println("h(head):查看队列头的数据");
key = scanner.next().charAt(0); //接收一个字符
switch (key){
case 's':
queue.showQueue();
break;
case 'a':
System.out.println("输入一个数：");
int value = scanner.nextInt();
queue.addQueue(value);
break;
case 'g':
try {
int result = queue.getQueue();
System.out.println("取出的数据是："+result);
}catch (Exception e){
System.out.println(e.getMessage());
}
break;
case 'h':
try {
int result = queue.headQueue();
System.out.println("队列头的数据是："+result);
}catch (Exception e){
System.out.println(e.getMessage());
}
break;
case 'e':
scanner.close();
loop = false;
System.out.println("程序退出~");
break;
default:
break;
}
}
}
}
class CircleArray{
private int maxSize; //表示数组的最大容量
private int front; //队列头
private int rear; //队列尾
private int[] arr; //存放数据
public CircleArray(int arrMaxSize){
this.maxSize = arrMaxSize;
arr = new int[maxSize];
this.front = 0; //头指针指向0
this.rear = 0; //尾指针指向0
}
//判断队列是否满
public boolean isFull(){
return ((rear + 1) % maxSize == front);
}
//判断队列是否为空
public boolean isEmpty(){
return rear == front;
}
//添加数据到队列
public void addQueue(int n){
//判断队列是否满
if(isFull()){
System.out.println("队列满不能加入数据");
return;
}
arr[rear] = n; //将数据添加到rear指向的数组下标
rear = (rear + 1) % maxSize; //让rear后移
}
//获取队列的数据，数据出队列
public int getQueue(){
//判断队列是否空
if(isEmpty()){
//抛出异常
throw new RuntimeException("队列空，不能取数据");
}
int data = arr[front]; //先取值在后移front指针
front = (front +1) % maxSize; //front 后移
return data;
}
//显示队列的所有数据
public void showQueue(){
//判断队列是否为空
if(isEmpty()){
System.out.println("数组为空，没有数据");
return;
}
//从front开始遍历，遍历队列中元素
for (int i = front; i < front + size() ; i++) {
System.out.println(arr[i % maxSize]);
}
}
//显示队列的头数据
public int headQueue(){
//判断队列是否为空
if(isEmpty()){
throw new RuntimeException("队列空，没有数据");
}
return arr[front];
}
//当前队列元素有效个数
public int size(){
return (rear + maxSize -front) % maxSize;
}
}
