java数组模拟队列和环形队列
java数组模拟队列和环形队列
要点
- 有序列表
- 先进先出
数组模拟队列
思路
- 需要maxSize(最大容量)
- 需要两个变量front和rear分别记录前后两端的下标
- front和rear都会根据数据输入输出而改变
添加数据的思路
- 当front == rear时（也就是空队列的时候）可以存入数据，将尾指针向后移一位：rear+1，
- 如果rear < maxSize-1时可以存入
- 如果rear == maxSize-1时，说明队列满了
代码实现
package com.algorithm.demo2;
/*
* 数组模拟队列
*
* */
import java.util.Scanner;
public class ArrayQueueDemo {
public static void main(String[] args) {
// 实例化一个队列
ArrayQueue arrayQueue = new ArrayQueue(3);
// 接收用户输入
char key = ' ';
Scanner scanner = new Scanner(System.in);
// 定义主菜单
while (true) {
System.out.println("==========================");
System.out.println("s(show) 显示队列中所有元素");
System.out.println("e(exit) 退出");
System.out.println("a(add) 添加元素");
System.out.println("g(get) 拿出元素");
System.out.println("h(head) 查看队头数据");
System.out.println("==========================");
// 接收一个字符
key = scanner.nextLine().charAt(0);
// switch判断
switch (key) {
case 's':
arrayQueue.showQueue();
break;
case 'a':
System.out.println("请输入想添加的数字：");
int i = new Scanner(System.in).nextInt();
arrayQueue.addQueue(i);
break;
case 'g':
int queue = arrayQueue.getQueue();
System.out.println("您拿到的数字为 => " + queue);
break;
case 'h':
int head = arrayQueue.showHead();
System.out.println("队头元素为 => " + head);
break;
case 'e':
System.exit(0);
}
}
}
}
// 编写一个队列类
class ArrayQueue {
private int maxSize;
private int front;
private int rear;
private int[] arr;
// 有参构造器，接收maxSize
public ArrayQueue(int maxSize) {
this.maxSize = maxSize;
// 通过maxSize创建数组赋给arr
this.arr = new int[maxSize];
// 初始化front和rear
this.front = -1; // 指向队列头的前一个位置
this.rear = -1; // 指向队列尾
}
// 判断队列是否满
public boolean isFull() {
return (this.rear >= (this.maxSize - 1));
}
// 判断队列是否为空
public boolean isEmpty() {
return (this.rear == this.front);
}
// 添加元素
public void addQueue(int n) {
// 判断队列是否满
if (isFull()) {
System.out.println("队列满了，不能加入");
return;
}
// ++rear并赋值
arr[++rear] = n;
}
// 获取数据
public int getQueue() {
// 判断队列是否空
if (isEmpty()) {
// 通过抛出异常来处理
throw new RuntimeException("队列为空，无元素");
}
// ++front并取值
return arr[++front];
}
// 显示队列的所有数据
public void showQueue() {
if (isEmpty()) {
System.out.println("队列空的");
return;
}
for (int i : this.arr) {
System.out.print(i + "\t");
}
System.out.println();
}
// 显示队头数据
public int showHead() {
if (isEmpty()) {
throw new RuntimeException("队列空的");
}
return (arr[front + 1]);
}
}
数组模拟环形队列
思路
- 改变front变量的含义：现在 front指向队列的第一个元素，初始值为0
- 改变rear变量的含有：现在 rear指向队列最后一个元素的后一个元素，初始值为0
- 此时队列满时为：(rear + 1) % maxSize == front
- 此时队列为空时为：rear == front
- 此时队列中有效个数为：(rear - front + maxSize) % maxSize
代码实现
package com.algorithm.demo3;
/*
* 数组实现环形队列
*
*
* */
import java.util.Scanner;
public class CircleArrayDemo {
public static void main(String[] args) {
// 实例化队列
CircleArray circleArray = new CircleArray(3);
// 接收用户输入
char key = ' ';
Scanner scanner = new Scanner(System.in);
// 定义主菜单
while (true) {
System.out.println("==========================");
System.out.println("s(show) 显示队列中所有元素");
System.out.println("e(exit) 退出");
System.out.println("a(add) 添加元素");
System.out.println("g(get) 拿出元素");
System.out.println("h(head) 查看队头数据");
System.out.println("==========================");
// 接收一个字符
key = scanner.nextLine().charAt(0);
// switch判断
switch (key) {
case 's':
circleArray.show();
break;
case 'a':
System.out.println("请输入想添加的数字：");
int i = new Scanner(System.in).nextInt();
circleArray.add(i);
break;
case 'g':
int queue = circleArray.get();
System.out.println("您拿到的数字为 => " + queue);
break;
case 'h':
int head = circleArray.showHead();
System.out.println("队头元素为 => " + head);
break;
case 'e':
System.exit(0);
}
}
}
}
// 环形队列类
class CircleArray {
private int maxSize;
private int front;
private int rear;
private int[] arr;
// 构造器
public CircleArray(int maxSize) {
this.maxSize = maxSize;
this.arr = new int[maxSize];
}
// 判断是否为满
private boolean isFull() {
return ((this.rear + 1) % this.maxSize == this.front);
}
// 判断是否为空
private boolean isEmpty() {
return (this.rear == this.front);
}
// 添加
public void add(int n) {
if (isFull()) {
System.out.println("满了，添加不了");
return;
}
// 赋值
this.arr[this.rear] = n;
// 改变rear指向
this.rear = (this.rear + 1) % this.maxSize;
}
// 拿出
public int get() {
if (isEmpty()) {
throw new RuntimeException("空的，没数据");
}
// 保存临时值用于返回，返回前需要改变front的指向
int tem = this.arr[this.front];
// 改变front指向
this.front = (this.front + 1) % this.maxSize;
return tem;
}
// 查看队列
public void show() {
if (isEmpty()) {
System.out.println("空的，没东西");
return;
}
/*
* 遍历思路：
* 从front开始，到有效个数长度
* */
// 拿到有效长度
int length = ((this.rear + this.maxSize - this.front) % this.maxSize);
System.out.println("一共有" + length + "个数据");
// 遍历
for (int i = this.front; i < (this.front + length); ++i) {
System.out.println("第" + (i % this.maxSize) + "个数据是 => " + this.arr[(i % maxSize)]);
}
}
// 显示队头数据
public int showHead() {
if (isEmpty()) {
throw new RuntimeException("队列空的");
}
return (this.arr[this.front]);
}
}
