数组模拟队列和数组模拟环形队列
数组模拟队列
数组模拟队列，编写一个队列类，其中包括队列头，队列尾和一个数组（来存放数据）,还需要指定数组的长度，也即是数组的最大容量。之后再定义对队列操作的一些方法，最为基本的就是构造器（构造函数），入队列，出队列，查看队列，判断队列是否为空，是否满。这些都是通过移动front和rear来实现的。（front是指向队列头的前一个位置，rear指向队列尾的数据，也就是队列的最后一个数据，这里是与环形队列不同的）
package queue;
/**
* 这个类是演示数组模拟队列
* 存在问题：数组只能使用一次就无法继续使用
*/
import java.util.Scanner;
public class ArrayQueueDemo {
public static void main(String[] args){
//创建一个队列
ArrayQueue arrayQueue = new ArrayQueue(3);
char key =' ';//接受用户输入‘
Scanner scanner = new Scanner(System.in);
boolean loop = true;
//输出菜单
while (loop){
System.out.println("s(show):显示队列");
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");
System.out.println("e(exit):退出程序");
key = scanner.next().charAt(0);//接收一个字符
switch (key){
case 's'://查看队列
arrayQueue.showQueue();
break;
case 'a'://添加数据
System.out.println("请输入要添加的数");
int value = scanner.nextInt();
arrayQueue.addQueue(value);
break;
case 'g':
try {
int res = arrayQueue.getQueue();
System.out.printf("取出的数据是%d\n",res);
} catch (Exception e) {
System.out.println(e.getMessage());
}
break;
case 'h':
try {
int res = arrayQueue.headQueue();
System.out.printf("队列的头数据是%d\n",res);
}catch (Exception e){
System.out.println(e.getMessage());
}
break;
case 'e':
//关闭scanner
scanner.close();
//结束循环
loop = false;
break;
default:
break;
}
}
}
}
/**
* 使用数组模拟队列，编写一个类ArrayQueue
*/
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;//该数组用于存放数据，模拟队列
/**
* 创建队列的构造器
* @param arrMaxSize
*/
public ArrayQueue(int arrMaxSize){
maxSize = arrMaxSize;
arr = new int[maxSize];
front = -1;//指向队列头部，front是指向队列头的前一个位置
rear = -1;//指向队列尾部，rear指向队列尾的数据，也就是队列的最后一个数据
}
/**
* 判断队列是否满
* @return
*/
public boolean isFull(){
return rear ==maxSize - 1;
}
/**
* 判断队列是否为空
* @return
*/
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;
}
/**
* 获取队列的数据，出队列
* @return
*/
public int getQueue() {
//判断队列是否为空
if (isEmpty()) {
//抛出异常
throw new RuntimeException("队列为空，无法取出数据");
}
front++;//front后移
return arr[front];
}
/**
* 显示队列的所有数据
*/
public void showQueue(){
if (isEmpty()){
System.out.println("队列为空，没有数据");
return ;
}
//注意这里要从队列头开始遍历
for (int i = front + 1; i < arr.length; i++) {
System.out.printf("arr[%d]=%d\n",i,arr[i]);
}
}
/**
* 显示队列的头数据，不是取出数据
* @return
*/
public int headQueue(){
if (isEmpty()){
throw new RuntimeException("队列为空，没有数据");
}
//这里返回的是front+1，但front本身的值并没有改变，所以没有出队列
return arr[front+1];
}
}
数组模拟环形队列
环形队列比队列更加难以理解，其中的关键在于取模的操作，（front指向队列的第一个元素，rear指向队列最后一个元素的后一个位置），这样会留下一个位置，也就是说，队列实际的存储长度比数组的长度少一，求出队列有效长度的方法(rear + maxSize - front) % maxSize，这里加一个maxSize是为了防止rear-front出现负数，当出现负数时，加上maxSize即可解决，如果是正数，对maxSize的取模就可以将其抵消。
package queue;
import java.util.Scanner;
/**
* 使用数组模拟环形队列
*/
public class CircleArrayQueue {
public static void main(String[] args) {
//创建一个环形队列
//队列的实际有效长度比arrMaxSize少1,3-1=2，因为要留一个空间作为约定
CircleArray circleArray = new CircleArray(3);
char key =' ';//接受用户输入
Scanner scanner = new Scanner(System.in);
boolean loop = true;
//输出菜单
while (loop){
System.out.println("s(show):显示队列");
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");
System.out.println("e(exit):退出程序");
key = scanner.next().charAt(0);//接收一个字符
switch (key){
case 's'://查看队列
circleArray.showQueue();
break;
case 'a'://添加数据
System.out.println("请输入要添加的数");
int value = scanner.nextInt();
circleArray.addQueue(value);
break;
case 'g':
try {
int res = circleArray.getQueue();
System.out.printf("取出的数据是%d\n",res);
} catch (Exception e) {
System.out.println(e.getMessage());
}
break;
case 'h':
try {
int res = circleArray.headQueue();
System.out.printf("队列的头数据是%d\n",res);
}catch (Exception e){
System.out.println(e.getMessage());
}
break;
case 'e':
//关闭scanner
scanner.close();
//结束循环
loop = false;
break;
default:
break;
}
}
}
}
class CircleArray{
private int maxSize;//表示队列（数组）的最大容量
private int front;//指向队列的第一个元素
private int rear;//指向队列最后一个元素的后一个位置
private int[] arr;//该数组用于存放数据，模拟队列
/**
* 创建环形队列的构造器
* @param arrayMaxSize
*/
public CircleArray(int arrayMaxSize){
maxSize = arrayMaxSize;
//front和rear默认是零，这里可以不写
front = 0;
rear = 0;
arr = new int[maxSize];
}
/**
* 判断队列是否满
* @return
*/
public boolean isFull(){
return (rear + 1) % maxSize == front;
}
/**
* 判断队列是否为空
* @return
*/
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;
rear = (rear + 1) % maxSize;//将rear后移，必须考虑取模
}
/**
* 获取队列的数据，出队列
* @return
*/
public int getQueue() {
//判断队列是否为空
if (isEmpty()) {
//抛出异常
throw new RuntimeException("队列为空，无法取出数据");
}
//将当前的front对应的值进行保存
int value = arr[front];
front = (front + 1) % maxSize;//front后移
return value;
}
/**
* 显示队列的所有数据
*/
public void showQueue(){
if (isEmpty()){
System.out.println("队列为空，没有数据");
return ;
}
//注意这里要从队列头开始遍历
//队列中有效数据的个数
for (int i = front ; i < front + size(); i++) {
System.out.printf("arr[%d]=%d\n",i % maxSize,arr[i % maxSize]);
}
}
/**
* 求出队列中有效数据的个数
* @return
*/
public int size(){
//rear = 2
//front = 1
//maxSize = 3
return (rear + maxSize - front) % maxSize;
}
/**
* 显示队列的头数据，不是取出数据
* @return
*/
public int headQueue(){
if (isEmpty()){
throw new RuntimeException("队列为空，没有数据");
}
//这里返回的是front+1，但front本身的值并没有改变，所以没有出队列
return arr[front+1];
}
}
