1.简介
队列是一个有序列表，可以用数组或是链表来实现。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。
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。
因为队列的输出、输入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，如图所示：
2.数组模拟普通队列
当我们将数据存入队列时称为”addQueue”，addQueue 的处理需要有两个步骤：思路分析
将尾指针往后移：rear+1 , 当front == rear 【空】
若尾指针 rear 小于队列的最大下标 maxSize-1，则将数据存入 rear所指的数组元素中，否则无法存入数据。 rear == maxSize - 1[队列满]
package com.szh.queue; import java.util.Scanner; /** * */ class ArrayQueue { private Integer maxSize; //队列的最大容量 private Integer front; //队列头 private Integer rear; //队列尾 private Integer[] arr; //数组模拟队列 public ArrayQueue(Integer maxSize) { this.maxSize = maxSize; arr = new Integer[this.maxSize]; //创建队列 this.front = -1; //指向队列头的前一个位置 this.rear = -1; //指向队列尾的当前位置 } //判断队列是否已满 public boolean isFull() { return rear == maxSize - 1; } //判断队列是否为空 public boolean isEmpty() { return rear == front; } //向队列中添加数据 public void addQueue(int n) { if (isFull()) { System.out.println("队列已满，无法继续添加数据。"); return; } arr[++rear] = n; } //从队列中取出数据 public int getQueue() { if (isEmpty()) { throw new RuntimeException("队列已空，无法继续取出数据。"); } return arr[++front]; } //显示队列中所有的数据 public void showQueue() { if (isEmpty()) { System.out.println("队列空的，没有数据...."); return; } for (int i = 0; i < arr.length; i++) { System.out.printf("arr[%d]=%d\n", i, arr[i]); } } //显示队列的头数据 public int headQueue() { if (isEmpty()) { throw new RuntimeException("队列空的，没有数据...."); } return arr[front + 1]; } } public class ArrayQueueDemo { public static void main(String[] args) { //创建一个队列 ArrayQueue arrayQueue = new ArrayQueue(3); Scanner input = new Scanner(System.in); char key = ' '; boolean loop = true; //菜单循环 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 = input.next().charAt(0); //从控制台接收一个字符 switch (key) { case 's': arrayQueue.showQueue(); break; case 'a': System.out.print("请输入要添加的数据："); int value = input.nextInt(); arrayQueue.addQueue(value); break; case 'g': int res = arrayQueue.getQueue(); System.out.println("取出的数据是：" + res); break; case 'h': int ans = arrayQueue.headQueue(); System.out.printf("队列头的数据是%d\n", ans); break; case 'e': input.close(); loop = false; break; default: break; } } System.out.println("程序退出...."); } }
3.数组模拟环形队列
对前面的数组模拟队列的优化，充分利用数组. 因此将数组看做是一个环形的。(通过取模的方式来实现即可)
分析说明：尾索引的下一个为头索引时表示队列满，即将队列容量空出一个作为约定,这个在做判断队列满的时候需要注意 (rear + 1) % maxSize == front 满]
rear == front [空]
package com.szh.queue; import java.util.Scanner; /** * */ class CircleArrayQueue { private int maxSize; // 表示数组的最大容量 //front 变量的含义做一个调整： front 就指向队列的第一个元素, 也就是说 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做为约定. //rear 的初始值 = 0 private int rear; // 队列尾 private int[] arr; // 该数据用于存放数据, 模拟队列 public CircleArrayQueue(int maxSize) { this.maxSize = maxSize; arr = new int[maxSize]; this.front = 0; this.rear = 0; } //判断队列是否已满 public boolean isFull() { return (rear + 1) % maxSize == front; } //判断队列是否为空 public boolean isEmpty() { return rear == front; } //向队列中添加数据 public void addQueue(int n) { if (isFull()) { System.out.println("队列已满，无法继续添加数据。"); 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; } //从队列中取出数据 public int getQueue() { if (isEmpty()) { throw new RuntimeException("队列已空，无法继续取出数据。"); } //这里需要分析出 front 是指向队列的第一个元素 //先把 front 对应的值保留到一个临时变量 int res = arr[front]; //将 front 后移, 考虑取模 front = (front + 1) % maxSize; //将临时保存的变量返回 return res; } //显示队列中所有的数据 public void showQueue() { if (isEmpty()) { System.out.println("队列空的，没有数据...."); return; } int num = size(); for (int i = front; i < front + num; i++) { System.out.printf("arr[%d]=%d\n", i % maxSize, arr[i % maxSize]); } } //显示队列的头数据 public int headQueue() { if (isEmpty()) { throw new RuntimeException("队列空的，没有数据...."); } return arr[front]; } // 求出当前队列有效数据的个数 public int size() { return (rear + maxSize - front) % maxSize; } } public class CircleArrayQueueDemo { public static void main(String[] args) { //创建一个队列, 说明设置4, 其队列的有效数据最大是3 CircleArrayQueue arrayQueue = new CircleArrayQueue(4); Scanner input = new Scanner(System.in); char key = ' '; boolean loop = true; //菜单循环 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 = input.next().charAt(0); //从控制台接收一个字符 switch (key) { case 's': arrayQueue.showQueue(); break; case 'a': System.out.print("请输入要添加的数据："); int value = input.nextInt(); arrayQueue.addQueue(value); break; case 'g': int res = arrayQueue.getQueue(); System.out.println("取出的数据是：" + res); break; case 'h': int ans = arrayQueue.headQueue(); System.out.printf("队列头的数据是%d\n", ans); break; case 'e': input.close(); loop = false; break; default: break; } } System.out.println("程序退出...."); } }
