环形队列
在上一篇中提到了顺序队列的实现,顺序队列存在的最大的问题就是假上溢现象。
"假上溢"现象:由于入队和出队操作中,头尾指针只增加不减小,致使被删元素的空间永远无法重新利用。当队列中实际的元素个数远远小于向量空间的规模时,也可能由于尾指针已超越向量空间的上界而不能做入队操作。该现象称为"假上溢"现象。
环形队列解决了这一缺陷,将队列空间充分重复利用。
以下是思路图:
这里的思想稍微有一点点变化:起初 front = rear = 0 ,每当添加元素时,将rear++ ,这里判断队满的条件是 (rear)%Size == front , 这其中Size是队列的长度。注意,这里预留了一块地址没有使用,比如Size为5,但实际上可以使用的地址为: 0,1,2,3 这三个空间,此时rear = 4 ,4这个空间用来判断队满条件。
每当出队时,front就++,判断队空的条件是front == rear,这里front和rear都使用 front(rear) = (front(rear)+1)%Size进行扩充。
另外,队有效数据使用(rear+Size-front)%Size求得。
以下为java代码实现的环形队列:
import java.util.Scanner;
public class CircleQueue {
public static void main(String[] args) {
LoopQueue queue = new LoopQueue(5);
Scanner scanner = new Scanner(System.in);
boolean loop = true;
char input = ' ';
while (loop) {
System.out.println("e(exit):退出");
System.out.println("a(add):添加元素到队尾");
System.out.println("r(remove):移除元素从队头");
System.out.println("s(show):显示队列");
System.out.println("g(get):得到队头元素");
input = scanner.next().charAt(0);
switch (input) {
case 'e':
loop = false;
break;
case 'a':
System.out.println("请输入一个数字:");
queue.add(scanner.nextInt());
break;
case 'r':
try {
int remove = queue.remove();
System.out.printf("出队的元素为:%d\n", remove);
} catch (Exception e) {
System.out.println(e.getMessage());
}
break;
case 's':
queue.showQueue();
break;
case 'g':
try {
int head = queue.getHead();
System.out.println("队头元素为:" + head);
} catch (Exception e) {
System.out.println(e.getMessage());
}
break;
}
}
}
}
class LoopQueue { //循环队列
private int front;
private int rear;
private int Size;
private int[] arr;
public LoopQueue(int Size) {
this.Size = Size;
front = rear = 0;
arr = new int[Size];
}
public boolean isFull() {//判断队满
return (rear + 1) % Size == front;
}
public boolean isEmpty() {//判断队空
return rear == front;
}
public void add(int n) {//入队
if (isFull()) {
System.out.println("队列已满");
return;
}
arr[rear] = n;
rear = (rear + 1) % Size;
}
public int remove() {//出队
if (isEmpty()) {
throw new RuntimeException("队列为空,没有元素可出队");
}
int n = arr[front];
front = (front + 1) % Size;
return n;
}
public int getHead() {
if (isEmpty()) {
throw new RuntimeException("队列为空,没有元素");
}
return arr[front];
}
public void showQueue() {//展示队列
if (isEmpty()) {
System.out.println("队列为空");
return;
}
//从front开始遍历,遍历多少个元素
for (int i = front; i < front+size() ; i++) {
System.out.printf("arr[%d]=%d ", i%Size, arr[i%Size]);
}
System.out.println();
}
//求出当前队列有效数据的个数
public int size() {
return (rear + Size - front) % Size;
}
}
最近在学校有点点迷茫,加油吧!每天进步就会好的。