队列的数组实现和链式实现
1，队列ADT
QueueADT
package Queue;
public interface QueueADT {
public void enqueue(Object element);//入队
public Object dequeue();//出队
public Object first();//返回队首元素
public boolean isEmpty();
public int size();
public String toString();
}
2，队列的链式实现
维护一个指向队首的front结点，一个指向队尾的rear结点，和一个标识队列大小的count变量：
private LinearNode front,rear;//指示队首和队尾
private int count;
构造函数：
public LinkedQueue()
{
front = null;
rear = null;
count = 0;
}
链式实现：
LinkedQueue
package Queue;
import Bag.LinearNode;
public class LinkedQueue implements QueueADT {
private LinearNode front,rear;
private int count;
public static void main(String[] args) {
LinkedQueue queue = new LinkedQueue();
System.out.println("依次将0到9入队，然后连续出队5次");
for(int i = 0;i < 10;i++)
queue.enqueue(i);
for(int i = 0;i < 5;i++)
queue.dequeue();
System.out.println("队列的大小为： " + queue.size());
System.out.println("队列为空吗？： " + queue.isEmpty());
System.out.println("队列的头为： " + queue.first());
}
public LinkedQueue()
{
front = null;
rear = null;
count = 0;
}
public int size() {
return count;
}
public boolean isEmpty() {
return (size() == 0);
}
public void enqueue(Object element) {
LinearNode node = new LinearNode(element);
if(isEmpty())
front = rear = node;
else
{
rear.setNext(node);
rear = node;
}
count++;
}
public Object dequeue() {
if(isEmpty())
{
System.out.println("队列中没有元素");
System.exit(1);
}
Object result = front.getElement();
front = front.getNext();
count--;
return result;
}
public Object first() {
return front.getElement();
}
}
结果：
依次将0到9入队，然后连续出队5次
队列的大小为： 5
队列为空吗？： false
队列的头为： 5
3，数组实现
将队列的一端固定在数组的索引0处，（注意由于队首要求固定，所以出队操作就要挨个移动元素）。维护一个整型变量count标识下一个open单元（也表示队列的当前大小）
private Object[] contents;//将队首固定在数组的0位置
private int rear;//指向下一个入队的位置，且表示队列的长度
private static int SIZE = 10;
构造方法和数组扩展的方法：
public ArrayQueue()
{
contents = new Object[SIZE];
rear = 0;
}
public void expand()
{
Object[] larger = new Object[size()*2];
for(int index = 0;index < rear;index++)
larger[index] = contents[index];
contents = larger;
}
数组实现：
ArrayQueue
package Queue;
public class ArrayQueue implements QueueADT {
private Object[] contents;//将队首固定在数组的0位置
private int rear;//指向下一个入队的位置，且表示队列的长度
private static int SIZE = 10;
public static void main(String[] args) {
ArrayQueue queue = new ArrayQueue();
System.out.println("依次将0到24入队，然后连续出队10次");
for(int i = 0;i < 25;i++)
queue.enqueue(i);
for(int i = 0;i < 10;i++)
queue.dequeue();
System.out.println("队列的大小为： " + queue.size());
System.out.println("队列为空吗？： " + queue.isEmpty());
System.out.println("队列的第一个元素为： " + queue.first());
}
public ArrayQueue()
{
contents = new Object[SIZE];
rear = 0;
}
public void expand()
{
Object[] larger = new Object[size()*2];
for(int index = 0;index < rear;index++)
larger[index] = contents[index];
contents = larger;
}
public int size() {
return rear;
}
public boolean isEmpty() {
return (size() == 0);
}
public void enqueue(Object element) {
if(rear == contents.length)
expand();
contents[rear] = element;
rear++;
}
public Object dequeue(){
if(isEmpty())
{
System.out.println("队列为空");
System.exit(1);
}
Object result = contents[0];
for(int index = 0;index < rear;index++)
contents[index] = contents[index+1];
rear--;
return result;
}
public Object first() {
return contents[0];
}
}
结果：
依次将0到24入队，然后连续出队10次
队列的大小为： 15
队列为空吗？： false
队列的第一个元素为： 10
4，使用循环数组来实现队列
上面提到过，将队首固定在一端，在出队的时候会依次将剩下的元素往前移动一步，对于容量较大的队列，是一个很大的开销。使用循环队列可以消除元素移动带来的效率问题，用一个front和rear整型变量作为指针来滑动标记队首和队尾元素，当遇到数组末尾时，首尾相连到数组头.。再用一个count来记录队列的大小，
private Object[] contents;
private int front,rear;//front为队头下标，rear为队尾的下一个元素的下标
private int count;//标记队列元素个数
private static int SIZE = 10;
这里没有实现循环队列空间不够的时候扩展容量的方法，因为使用循环队列就是为了消除元素移动，扩展容量的话又要移动元素，就只考虑了在已知容量够用的情况下使用循环队列解决问题。
另外，为了简化问题，每次当队列清空以后，再次入队的时候，我们就把front和rear恢复到初试状态，从0开始入队，这一点在代码注释里交代过。
队列的循环数组实现：
CircularArrayQueue
package Queue;
public class CircularArrayQueue {
private Object[] contents;
private int front,rear;//front为队头下标，rear为队尾的下一个元素的下标
private int count;//标记队列元素个数
private static int SIZE = 10;
public static void main(String[] args) {
CircularArrayQueue circlequeue = new CircularArrayQueue();
System.out.println("将0到7依次入队，然后连续4次出队");
for(int i = 0;i < 8;i++)
circlequeue.enqueue(i);
for(int i = 0;i < 4;i++)
circlequeue.dequeue();
System.out.println("队首元素为： " + circlequeue.first());
System.out.println("队首元素下标为： " + circlequeue.front);
System.out.println("队尾元素下标为： " + circlequeue.rear);
System.out.println("队列大小为： " + circlequeue.count + "\n");
System.out.println("再向队列中加入从8到11");
for(int i = 8;i < 12;i++)
circlequeue.enqueue(i);
System.out.println("队首元素为： " + circlequeue.first());
System.out.println("队首元素下标为： " + circlequeue.front);
System.out.println("队尾元素下标为： " + circlequeue.rear);
System.out.println("队列大小为： " + circlequeue.count);
}
public CircularArrayQueue()
{
contents = new Object[SIZE];
front = -1;
rear = 0;
count = 0;
}
public int size(){
return count;
}
public boolean isEmpty(){
return (size() == 0);
}
public void enqueue(Object element){
if(size() == 0)//默认如果数组中没有元素，则从0开始进队，这样简化问题的考虑
{
contents[0] = element;
front = 0;
rear = 1;
//rear++ 错误，经过一些进队出队操作后rear可能在别的位置了
count++;
}
else
{
contents[rear] = element;
rear = (rear + 1) % contents.length;
//rear = (rear + 1) % size(); 错误
count++;
}
}
public Object dequeue(){
if(isEmpty())
{
System.out.println("队列为空！！！");
System.exit(1);
}
Object result = contents[front];
contents[front] = null;//可要可不要，下次覆盖也可
front = (front + 1) % contents.length;
//front = (front + 1) % size(); 错误
count--;
return result;
}
public Object first(){
return contents[front];
}
}
结果：（注意下标的变化，因为不移动元素，实际上是用下标在移动指向）
将0到7依次入队，然后连续4次出队
队首元素为： 4
队首元素下标为： 4
队尾元素下标为： 8
队列大小为： 4
再向队列中加入从8到11
队首元素为： 4
队首元素下标为： 4
队尾元素下标为： 2
队列大小为： 8
