基本介绍
队列是一个有序列表,可以用数组或者链表来实现
遵循先入先出的原则,即先存入队列的数据,要先取出.后存入的要后取出
数组模拟队列
队列本身是有序列表,若使用数组的结构来存储队列的数据,则队列数组的声明如下图,其中maxSize是该队列的最大容量.
因为队列的输入\输出是分别从前后端来处理,因此需要两个变量front及rear分别记录队列前后端的下标,front会随着数据输出而改变,而rear则是随着数据输入而改变.

代码案例
package com.structures.queue;
import java.util.Scanner;
public class ArrayQueueDemo {
public static void main(String[] args) {
ArrayQueue arrayQueue = new ArrayQueue(3);
char key = ' ';//接受用户输入
Scanner scanner = new Scanner(System.in);
boolean loop = true;
//输出一个菜单
while (loop) {
System.out.println("s(show):显示队列");
System.out.println("e(exit):退出程序");
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");
key = scanner.next().charAt(0);
switch (key) {
case 's':
arrayQueue.showQueue();
break;
case 'a':
System.out.println("输入一个整数");
int value = scanner.nextInt();
arrayQueue.addQueue(value);
break;
case 'g':
try {
int queue = arrayQueue.getQueue();
System.out.printf("取出的数据是%d", queue);
}catch (Exception e){
System.out.println(e.getMessage());
}
break;
case 'e':
scanner.close();
loop = false;
break;
case 'h':
try {
int head = arrayQueue.headQueue();
System.out.printf("取出队列头的数据是%d", head);
}catch (Exception e){
System.out.println(e.getMessage());
}
default:
break;
}
}
System.out.println("程序退出");
}
}
//使用数组模拟队列-编写一个ArrayQueue类
class ArrayQueue {
//表示数组最大容量
private int maxSize;
//队列头
private int front;
//队列尾
private int rear;
//用于存放数据,模拟队列
private int[] arr;
//创建队列构造器
public ArrayQueue(int arrMaxSize) {
maxSize = arrMaxSize;
arr = new int[maxSize];
front = -1;//指向队列头的前一个位置
rear = -1;//指向队列尾的数据,即就是队列最后一个数据
}
//判断队列是否满
public boolean isFull() {
return rear == maxSize - 1;
}
//判断队列是否为空
public boolean isEmpty() {
return rear == front;
}
//添加数据到队列
public void addQueue(int n) {
if (isFull()) {
System.out.println("队列不能加入数据");
return;
}
rear++;//让rear 后移
arr[rear] = n;
}
//获取队列数据,出队列
public int getQueue() {
if (isEmpty()) {
throw new RuntimeException("队列为空,不能取数据");
}
front++;
return arr[front];
}
//显示队列所有数据
public void showQueue() {
if (isEmpty()) {
System.out.println("队列为空,没有数据");
}
for (int i = 0; i < this.arr.length; i++) {
System.out.printf("arr[%d]=%d\n", i, arr[i]);
}
}
//显示队列的头数据,注意不是取数据
public int headQueue() {
if (isEmpty()) {
throw new RuntimeException("队列为空,没有数据");
}
return arr[front + 1];
}
}
- 1.
- 2.
- 3.
- 4.
- 5.
- 6.
- 7.
- 8.
- 9.
- 10.
- 11.
- 12.
- 13.
- 14.
- 15.
- 16.
- 17.
- 18.
- 19.
- 20.
- 21.
- 22.
- 23.
- 24.
- 25.
- 26.
- 27.
- 28.
- 29.
- 30.
- 31.
- 32.
- 33.
- 34.
- 35.
- 36.
- 37.
- 38.
- 39.
- 40.
- 41.
- 42.
- 43.
- 44.
- 45.
- 46.
- 47.
- 48.
- 49.
- 50.
- 51.
- 52.
- 53.
- 54.
- 55.
- 56.
- 57.
- 58.
- 59.
- 60.
- 61.
- 62.
- 63.
- 64.
- 65.
- 66.
- 67.
- 68.
- 69.
- 70.
- 71.
- 72.
- 73.
- 74.
- 75.
- 76.
- 77.
- 78.
- 79.
- 80.
- 81.
- 82.
- 83.
- 84.
- 85.
- 86.
- 87.
- 88.
- 89.
- 90.
- 91.
- 92.
- 93.
- 94.
- 95.
- 96.
- 97.
- 98.
- 99.
- 100.
- 101.
- 102.
- 103.
- 104.
- 105.
- 106.
- 107.
- 108.
- 109.
- 110.
- 111.
- 112.
- 113.
- 114.
- 115.
- 116.
- 117.
- 118.
- 119.
- 120.
- 121.
问题分析
- 目前这个数组使用一次就不能用,没有达到复用的效果.
- 将这个数组使用算法,改进成一个环形的队列:取模%
改进成环形队列的思路分析
- front变量的含义做一个调整:front 就指向队列的第一个元素,也就是arr[front]就是队列的第一个元素,front的初始值=0
- rear变量的含义做一个调整:rear 指向队列的最后一个元素的后一个位置,因为希望空出一个空间作为约定.rear初始值=0
- 当队列满时,条件是(rear+1)%maxSize = front.
- 当队列为空时条件,rear == front 空.
- 当我们这样分析,队列中有效的数据的个数=(rear+maxSize-front)%maxSize.
环形队列代码案例
package com.structures.queue;
import java.util.Scanner;
public class CircleArrayQueue {
public static void main(String[] args) {
CircleArray arrayQueue = new CircleArray(4);//这里设置4,其队列的有效数据最大是3
char key = ' ';//接受用户输入
Scanner scanner = new Scanner(System.in);
boolean loop = true;
//输出一个菜单
while (loop) {
System.out.println("s(show):显示队列");
System.out.println("e(exit):退出程序");
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");
key = scanner.next().charAt(0);
switch (key) {
case 's':
arrayQueue.showQueue();
break;
case 'a':
System.out.println("输入一个整数");
int value = scanner.nextInt();
arrayQueue.addQueue(value);
break;
case 'g':
try {
int queue = arrayQueue.getQueue();
System.out.printf("取出的数据是%d", queue);
}catch (Exception e){
System.out.println(e.getMessage());
}
break;
case 'e':
scanner.close();
loop = false;
break;
case 'h':
try {
int head = arrayQueue.headQueue();
System.out.printf("取出队列头的数据是%d", head);
}catch (Exception e){
System.out.println(e.getMessage());
}
default:
break;
}
}
System.out.println("程序退出");
}
}
class CircleArray {
//表示数组最大容量
private int maxSize;
//front变量的含义做一个调整:front 就指向队列的第一个元素,也就是arr[front]就是队列的第一个元素,front的初始值=0
private int front;
//rear变量的含义做一个调整:rear 指向队列的最后一个元素的后一个位置,因为希望空出一个空间作为约定.rear初始值=0
private int rear;
//用于存放数据,模拟队列
private int[] arr;
public CircleArray(int arrMaxSize) {
maxSize = arrMaxSize;
arr = new int[maxSize];
}
//判断队列是否满
public boolean isFull() {
return (rear + 1) % maxSize == front;
}
//判断队列是否为空
public boolean isEmpty() {
return rear == front;
}
//添加数据到队列
public void addQueue(int n) {
if (isFull()) {
System.out.println("队列满,队列不能加入数据");
return;
}
//直接将数据加入
arr[rear] = n;
//将rear后移,这里必须考虑取模
rear = (rear + 1) % maxSize;
}
//获取队列数据,出队列
public int getQueue() {
if (isEmpty()) {
throw new RuntimeException("队列为空,不能取数据");
}
//这里需要分析front是指向队列的第一个元素,
//1.先把front对应的值保存到一个临时变量,
//2.将front后移,考虑取模
//3.将临时保存的变量返回
int value = arr[front];
front = (front + 1) % maxSize;
return value;
}
//显示队列所有数据
public void showQueue() {
if (isEmpty()) {
System.out.println("队列为空,没有数据");
}
//从front开始遍历
for (int i = front; i < front + size(); i++) {
System.out.printf("arr[%d]=%d\n", i % maxSize, arr[i % maxSize]);
}
}
//求出当前队列有效数据的个数
public int size() {
return (rear + maxSize - front) % maxSize;
}
//显示队列的头数据,注意不是取数据
public int headQueue() {
if (isEmpty()) {
throw new RuntimeException("队列为空,没有数据");
}
return arr[front];
}
}
- 1.
- 2.
- 3.
- 4.
- 5.
- 6.
- 7.
- 8.
- 9.
- 10.
- 11.
- 12.
- 13.
- 14.
- 15.
- 16.
- 17.
- 18.
- 19.
- 20.
- 21.
- 22.
- 23.
- 24.
- 25.
- 26.
- 27.
- 28.
- 29.
- 30.
- 31.
- 32.
- 33.
- 34.
- 35.
- 36.
- 37.
- 38.
- 39.
- 40.
- 41.
- 42.
- 43.
- 44.
- 45.
- 46.
- 47.
- 48.
- 49.
- 50.
- 51.
- 52.
- 53.
- 54.
- 55.
- 56.
- 57.
- 58.
- 59.
- 60.
- 61.
- 62.
- 63.
- 64.
- 65.
- 66.
- 67.
- 68.
- 69.
- 70.
- 71.
- 72.
- 73.
- 74.
- 75.
- 76.
- 77.
- 78.
- 79.
- 80.
- 81.
- 82.
- 83.
- 84.
- 85.
- 86.
- 87.
- 88.
- 89.
- 90.
- 91.
- 92.
- 93.
- 94.
- 95.
- 96.
- 97.
- 98.
- 99.
- 100.
- 101.
- 102.
- 103.
- 104.
- 105.
- 106.
- 107.
- 108.
- 109.
- 110.
- 111.
- 112.
- 113.
- 114.
- 115.
- 116.
- 117.
- 118.
- 119.
- 120.
- 121.
- 122.
- 123.
- 124.
- 125.
- 126.
- 127.
- 128.
- 129.
- 130.
【编辑推荐】