Java数组模拟队列
队列
1、队列的理解
个人理解,所有的数据结构都是给数据加的抽象规则,大家都学过数组,我们可以在数组的任意位置实现插入和取数据,但是,如果我给这个插入和取数据施加这样一个规则,我只允许你像排队一样,从队尾插入数据,从队头取数据,这就构成了队列这个数据结构,那么我们需要做什么呢?写代码描述这个规则
上图可能方便理解
如图:
定义一个数组
插入数据:a、b、c、d、e依次按顺序从队尾(rear)端插入数据,array[0] = a,array[1]=b.......
取出数据:只能从队头取,先取队头a
2、先进先出
通过上图,你会发现队列满足先进先出原则,就和排队一样,你先排队,就可以先离开
3、java代码实现
1、确定有哪些元素
- 头尾标志:rear,front,并且初值都为-1
- 最大长度
- 定义一个int类型数组
【代码实现】
public class ArrayQueue {
//最大长度
int maxSize;
//定义一个数组,存储数据
private int[] queue;
//定义对头和队尾标志
private int front;
private int rear;
//初始化一个数组
public void init(int maxSize){
front = -1;
rear = -1;
this.maxSize = maxSize;
this.queue = new int[maxSize];
}
//判断对满
public boolean isFull(){
return rear == maxSize-1;
}
//判断队空
public boolean isEnpty(){
return front == rear;
}
//加入数据,只能从队头加入
public void add(int num){
if(isFull()){
System.out.println("队列满了,插入失败");
return;
}
//要理清楚先后顺序
rear++;
queue[rear] = num;
}
//取数据,只能从队尾取
public int get(){
if(isEnpty()){
System.out.println("队列为空");
//数组初始化之后默认值就是0
return 0;
}
front++;
return queue[front];
}
//查看队头元素
public int showFront(){
if(isEnpty()){
System.out.println("队列为空");
//数组初始化之后默认值就是0
return 0;
}
return queue[front+1];
}
//遍历所有数
public void showAll(){
if(isEnpty()){
System.out.println("队列为空");
//数组初始化之后默认值就是0
return;
}
System.out.println("显示队列:======");
for(int i = front+1; i <= rear; i++){
System.out.println(queue[i]);
}
System.out.println("===============");
}
}
4、代码改进
【代码改进】
使用这个队列,你会觉得很难受,因为你定义了它的长度,它的长度就不能改变了,我们可以设计一个长度可以增加的队列
【设计思路】
当rear==maxSize,即数组满了的时候,我们新建一个数组,比原数组长一倍,然后将原数组的值赋值到新数组
【代码实现】
我们只要修改add方法的代码
public void add(int num){
if(isFull()){
//新建一个长度为原来两倍的数组
int[] newQueue = new int[maxSize*2];
//原数组赋值到新数组
for(int i = front+1; i <= rear; i++){
newQueue[i] = queue[i];
}
rear++;
queue[rear] = num;
return;
}
rear++;
queue[rear] = num;
}
【思考】
其实代码还有很多改进空间
1.比如这里我们写死了只能使用int类型的数组,那么我们能不能将类型像参数一样,在初始化队列的时候再确认呢?这里可以用到泛型知识
2.再比如取数据的时候,当这个数不存在的时候我们返回的是默认值0,能不能不返回0,也能使代码正常结束呢,这里可以用到异常知识
5、数据结构的改进
我们会发现,如果使用这种结构来创建队列,当rear增加到指向分配的连续空间之外时,队列无法再插入新元素,
但这时往往还有大量可用空间未被占用,这些空间是已经出队的队列元素曾经占用过得存储单元。环形队列可以解决这种“假溢出现象”