02--数组模拟队列

  1 import java.util.Scanner;
  2 //数组模拟队列
  3 public class ArrayQueueDemo {
  4     public static void main(String[] args) {
  5         ArrayQueue arrayQueue = new ArrayQueue(3);
  6         Scanner sc = new Scanner(System.in);
  7         boolean loop = true;
  8         while(loop) {
  9             System.out.println("*******a、添加数据*************g、取数据******************");
 10             System.out.println("*******s、展示队列*************h、展示头部数据**************");
 11             System.out.println("*******************e、退出程序***************");
 12             System.out.println("请选择：");
 13             char command = sc.next().charAt(0);
 14             switch(command) {
 15                 case 'a':
 16                     try {
 17                         System.out.println("请输入您要插入的数据");
 18                         int n = sc.nextInt();
 19                         arrayQueue.addQueue(n);
 20                     } catch (Exception e) {
 21                         System.out.println(e.getMessage());
 22                     }
 23                 break;
 24                 case 'g':
 25                     try {
 26                         System.out.println("取出数据：" + arrayQueue.getQueue());
 27                     } catch (Exception e) {
 28                         System.out.println(e.getMessage());
 29                     }
 30                     break;
 31                 case 's':
 32                     arrayQueue.showQueue();
 33                     break;
 34                 case 'h':
 35                     try {
 36                         System.out.println("头部数据为：" + arrayQueue.showHeadQueue());
 37                     } catch (Exception e) {
 38                         System.out.println(e.getMessage());
 39                     }
 40                     break;
 41                 case 'e':
 42                     sc.close();
 43                     loop = false;
 44                     System.out.println("退出程序");
 45                     break;
 46                 default:
 47                     System.out.println("不支持改选择");
 48                     break;
 49             }
 50         }
 51     }
 52 }
 53 
 54 class ArrayQueue{
 55     private int front; //队列头部【指向队列头部元素的上一个元素位置】
 56     private int rear; //队列尾部
 57     private int[] arr; 
 58     private int maxSize; //指定数组的大小
 59     //构造器：初始化数据
 60     public ArrayQueue(int maxSize) {
 61         this.maxSize = maxSize;
 62         arr = new int[maxSize];
 63         front = -1;
 64         rear = -1;
 65     }
 66     
 67     //判断队列是否为空
 68     public boolean isEmpty() {
 69         return front == rear;
 70     }
 71     
 72     //判断队列是否满
 73     public boolean isFull() {
 74         return rear == maxSize - 1;
 75     }
 76     
 77     //向队列中添加元素
 78     public void addQueue(int n) {
 79         if(isFull()) {
 80             System.out.println("队列满，不能添加数据");
 81             return;
 82         }
 83         //添加元素：即往尾部追加数据
 84         arr[++rear] = n;
 85     }
 86     
 87     //向队列中取出元素
 88     public int getQueue() {
 89         if (isEmpty()) {
 90             throw new RuntimeException("队列空，无数据");
 91         }
 92         //取元素即取出索引位置为fron+1元素位置的数据
 93         return arr[++front];
 94     }
 95     
 96     //展示队列元素,即遍历数组
 97     public  void showQueue() {
 98         if (isEmpty()) {
 99             System.out.println("队列空，无数据");
100             return;
101         }
102         for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
103             System.out.printf("arr[%d] = %d\n", i, arr[i]);
104         }
105     }
106     
107     //展示队列头部数据
108     public int showHeadQueue() {
109         if (isEmpty()) {
110             throw new RuntimeException("队列空，无数据");
111         }
112         //即展示fron+1索引位置的值
113         return arr[front+1];
114     }
115 }

上述过程实现了用数组模拟队列的过程，但是缺点也很明显：就是这个队列不能在有效的空间内复用数据，即每个地方存储的数据都是一次性的。

改进：实现用数组模拟环形队列：

  1 import java.util.Scanner;
  2 
  3 /**
  4  * 调整：
  5  * 1、front变量：arr[front]表示第一个元素，font初始值：0
  6  * 2、rear变量：指向队列中最后一个元素的后一个位置，希望空出一个位置作为约定
  7  * 3、当队列满时，(rear + 1) % maxSize == front
  8  * 4、当队列为空时：front == rear
  9  * 5、队列中有效数据的个数为:(rear + maxSize - front) % maxSize
 10  * -->至此，可以得到一个环形队列
 11  */
 12 public class CircleArrayQueueDemo {
 13 
 14     public static void main(String[] args) {
 15         System.out.println("测试数组模拟环形队列~~~");
 16         CircleArrayQueue arrayQueue = new CircleArrayQueue(4);
 17         Scanner sc = new Scanner(System.in);
 18         boolean loop = true;
 19         while(loop) {
 20             System.out.println("*******a、添加数据*************g、取数据******************");
 21             System.out.println("*******s、展示队列*************h、展示头部数据**************");
 22             System.out.println("*******************e、退出程序***************");
 23             System.out.println("请选择：");
 24             char command = sc.next().charAt(0);
 25             switch(command) {
 26                 case 'a':
 27                     try {
 28                         System.out.println("请输入您要插入的数据");
 29                         int n = sc.nextInt();
 30                         arrayQueue.addQueue(n);
 31                     } catch (Exception e) {
 32                         System.out.println(e.getMessage());
 33                     }
 34                 break;
 35                 case 'g':
 36                     try {
 37                         System.out.println("取出的数据为：" + arrayQueue.getQueue());
 38                     } catch (Exception e) {
 39                         System.out.println(e.getMessage());
 40                     }
 41                     break;
 42                 case 's':
 43                     try {
 44                         arrayQueue.showQueue();
 45                     } catch (Exception e) {
 46                         System.out.println(e.getMessage());
 47                     }
 48                     break;
 49                 case 'h':
 50                     try {
 51                         System.out.println("头部数据为：" + arrayQueue.showHeadQueue());
 52                     } catch (Exception e) {
 53                         System.out.println(e.getMessage());
 54                     }
 55                     break;
 56                 case 'e':
 57                     sc.close();
 58                     loop = false;
 59                     System.out.println("退出程序");
 60                     break;
 61                 default:
 62                     System.out.println("不支持改选择");
 63                     break;
 64             }
 65         }
 66     }
 67 
 68 }
 69 
 70 class CircleArrayQueue{
 71     private int front; //指向队列中的第一个元素的索引位置
 72     private int rear; //指向队列中最后一个元素的索引位置的下一个位置
 73     private int maxSize; //队列中最大的元素个数为maxSize - 1【空出一个位置作为约定】
 74     private int[] arr; //数组，模拟实现队列
 75     
 76     //创建构造器，用于初始化一些数据
 77     public CircleArrayQueue(int maxSize) {
 78         this.maxSize = maxSize;
 79         arr = new int[maxSize];
 80 //        front = 0; //默认值为0
 81 //        rear = 0;
 82     }
 83     
 84     //判断队列是否满了
 85     public boolean isFull() {
 86         return  front == (rear + 1) % maxSize;
 87     }
 88     
 89     //判断队列是否为空
 90     public boolean isEmpty() {
 91         return front == rear;
 92     }
 93     
 94     //往队列中添加元素
 95     public void addQueue(int n) {
 96         if (isFull()) {
 97             System.out.println("队列已满，不能添加数据~~~");
 98             return;
 99         }
100         //添加数据，即往队列的尾部追加数据，追加完后rear指向的位置需要后移一位
101         //注：因为是环形队列，不能单纯地rear++，此处需要考虑到取模的情况
102         arr[rear] = n;
103         rear = (rear + 1) % maxSize;
104     }
105     
106     //从队列中取出数据
107     public int getQueue() {
108         if (isEmpty()) {
109             throw new RuntimeException("队列为空，不能取出数据");
110         }
111         //取出数据，即从头部front处取，取完后front指向的位置需要后移一位
112         //同添加数据一样，此处也需要考虑到取模的情况
113           /*
114             return arr[front];
115             front = (front + 1) % maxSize; //这样写会导致front指针无法向后移动
116          */
117         //需要定义一个临时变量用于保存当前arr[front]的值
118         int tmp = arr[front];
119         front = (front + 1) % maxSize; //front指针向后移动一位
120         return tmp;
121     }
122     
123     //遍历队列中的元素
124     public void showQueue() {
125         if (isEmpty()) {
126             throw new RuntimeException("队列空，无数据");
127         }
128         for (int i = front; i < front + size(); i++) {
129             System.out.printf("arr[%d] = %d\n", i % maxSize,arr[i % maxSize]);
130         }
131     }
132     
133     //返回当前队列中有效数字的个数
134     public int size() {
135         return (rear + maxSize - front) % maxSize;
136     }
137     
138     //返回队列头部数据
139     public int showHeadQueue() {
140         if (isEmpty()) {
141             throw new RuntimeException("队列空，无头部数据");
142         }
143         return arr[front];
144     }
145 }