大话数据结构八：队列的顺序存储结构（循环队列）

1. 什么是队列？

队列(queue)是只允许在一端进行插入操作，而在另一端进行删除操作的线性表。

2. 队列的特点:

队列是一种先进先出(First In First out)的线性表，允许插入的一端称为队尾，允许删除的一端称为队头。

3. 队列顺序存储有什么不足？

使用数组实现的顺序存储，当做出队列操作时，所有的元素都需要向前移动一位，性能很低。

4. 什么是循环队列？

队列头尾相接的顺序存储结构称为循环队列。

如图所示：front记住队头元素下标，rear记住队尾元素的下一个元素。

注意：只凭等式front=rear是无法判断队空还是队满，所以我们约定当队列头指针front在队尾指针rear的下一个位置上时,作为队列"已满"的标志也就是说队列满时,数组中还会有一个空闲位置。

5. Java使用数组实现循环队列:

 

// 循环队列的顺序存储结构（数组实现）
public class LoopQueue<T> {
	private Object[] arr; // 对象数组，队列最多存储
	private int front; // 记住队首下标位置
	private int rear; // 记住队尾下标的下一个位置
	private static final int DEFAULT_SIZE = 3; // 定义数组默认长度

	public LoopQueue() {
		this(DEFAULT_SIZE);
	}

	public LoopQueue(int size) {
		arr = new Object[size];
		front = 0;
		rear = 0;
	}

	// 将元素追加到队列尾部
	public boolean enqueue(T data) {
		if ((rear + 1) % arr.length == front) { // 判断队列是否已满
			return false;
		}
		arr[rear] = data; // 将元素data赋值到队尾
		rear = (rear + 1) % arr.length; // real下标向后移一位,若到最后则转到数组头部
		return true;
	}

	// 队列头部的第一个元素出队
	@SuppressWarnings("unchecked")
	public T dequeue() {
		if (rear == front) { // 判断队列是否为空
			return null;
		}
		Object data = arr[front];
		front = (front + 1) % arr.length; // front下标向后移一位,若到最后则转到数组头部
		return (T) data;
	}

	// 获取队列中元素个数
	public int size() {
		return (rear - front + arr.length) % arr.length;
	}

	public static void main(String[] args) {
		LoopQueue<String> queue = new LoopQueue<String>();
		System.out.println(queue.enqueue("张三"));
		System.out.println(queue.dequeue());
		System.out.println(queue.enqueue("李四"));
		System.out.println(queue.enqueue("王五"));
		System.out.println(queue.enqueue("赵六"));
		System.out.println(queue.dequeue());
		System.out.println(queue.enqueue("田七"));
		System.out.println(queue.dequeue());
		System.out.println(queue.enqueue("周八"));
	}
}

6. 循环队列的不足:

 

如果只是顺序存储，算法的性能不咋的，但是循环队列却不得不面临数组可能溢出的问题，有什么好的解决办法吗？

请见下节(链队列)，未完待续 . . .