【Java数据结构】队列

川长思鸟来 2023-09-30 19:03 31阅读 0赞

#### 一、队列介绍 ####

1.  队列是一个有序列表，可以用数组或是链表来实现。

1.  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

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#### 二、数组模拟队列思路 ####

1.  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 axSize 是该队列的最大容量。

1.  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 rar 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:

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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:

1)将尾指针往后移:rear+1，当 front == rear【空】

2)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】

#### 三、代码实现 ####

package com.example.demo;
    
    import java.util.Scanner;
    
    /**
     * @author Biyu
     * @projectName demo
     * @className: ArrayQueueDemo
     * @description //TODO
     * @date: 2023-01-24 23:56
     */
    public class ArrayQueueDemo {
    
        public static void main(String[] args) {
            //测试一把
            //创建一个队列
            ArrayQueue queue = new ArrayQueue(3);
            char key = ' '; //接收用户输入
            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);//接收一个字符
                switch (key) {
                    case 's':
                        queue.showQueue();
                        break;
                    case 'a':
                        System.out.println("输出一个数");
                        int value = scanner.nextInt();
                        queue.addQueue(value);
                        break;
                    case 'g': //取出数据
                        try {
                            int res = queue.getQueue();
                            System.out.printf("取出的数据是%d\n", res);
                        } catch (Exception e) {
                            // TODO: handle exception
                            System.out.println(e.getMessage());
                        }
                        break;
                    case 'h': //查看队列头的数据
                        try {
                            int res = queue.headQueue();
                            System.out.printf("队列头的数据是%d\n", res);
                        } catch (Exception e) {
                            // TODO: handle exception
                            System.out.println(e.getMessage());
                        }
                        break;
                    case 'e': //退出
                        scanner.close();
                        loop = false;
                        break;
                    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 {
        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; // 该数据用于存放数据, 模拟队列
    
        // 创建队列的构造器
        public ArrayQueue(int arrMaxSize) {
            maxSize = arrMaxSize;
            arr = new int[maxSize];
            front = -1; // 指向队列头部，分析出front是指向队列头的前一个位置.
            rear = -1; // 指向队列尾，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) {
            // 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
        public int getQueue() {
            // 判断队列是否空
            if (isEmpty()) {
                // 通过抛出异常
                throw new RuntimeException("队列空，不能取数据");
            }
            front++; // front后移
            return arr[front];
    
        }
    
        // 显示队列的所有数据
        public void showQueue() {
            // 遍历
            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， 注意不是取出数据
        public int headQueue() {
            // 判断
            if (isEmpty()) {
                throw new RuntimeException("队列空的，没有数据~~");
            }
            return arr[front + 1];
        }
    }

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