关于队列与栈的区别以及代码注意事项

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前言

一、栈

二、队列

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前言

栈和队列的区别不仅仅是栈是先进后出，而队列是先进先出

在代码设计思路和代码规范上也有很多值得注意的地方

笔者私以为，队列比栈有更多细节点需要注意

下面我将用数组对这两种数据结构进行分析

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一、栈

1、栈的一个最重要的特征就是栈的插入和删除只能在栈顶进行，即表尾删除

2、代码实现栈的增删改查：

class ArrayStack{
    private int maxsize;
    private int stack[];
    private int top=-1;//指向栈顶元素

    public ArrayStack(int maxsize) {
        this.maxsize = maxsize;
        stack=new int[maxsize];
    }
    //判断栈是否为满
    public boolean isFull(){
        return top==maxsize-1;
    }
    //判断栈是否为空
    public boolean isEmpty(){
        return top==-1;
    }
    //向栈中添加数据
    public void add(int n){
        if(isFull()){
            System.out.println("栈满，无法添加");
            return;
        }
        top++;
        stack[top]=n;
        System.out.println("入栈成功");
    }
    //取出栈顶元素
    public int get(){
        if(isEmpty()){
            throw new RuntimeException("栈中元素为空，无法取出");
        }
        int value=stack[top];
        top--;
        System.out.println("出栈成功");
        return value;
    }
    //显示栈中元素
    public void show(){
        if(isEmpty()){
            System.out.println("栈中无数据");
            return;
        }
        System.out.println("栈中元素为:");
        int key=top;
        while(key!=-1){
            System.out.printf("stack[%d]=%d\n",key,stack[key]);
            key--;
        }
    }
    //修改栈中元素

    /**
     * 将栈中下标为k的元素修改为value
     * @param k 下标
     * @param value 修改后的值
     */
    public void update(int k,int value){
        if(isEmpty()){
            System.out.println("栈为空，无法修改");
            return;
        }
        if(k<0||k>maxsize-1){
            System.out.println("输入数据有误，请重新输入");
            return;
        }
        stack[k]=value;
        System.out.println("修改成功");
    }
}

二、队列

1、队列一个最重要特点是插入在表尾进行，删除在表头进行，先进先出

2、代码实现队列的增删改查（要用到环形数组）：

* 思路：取余运算达成循环
* 在数组容量后多加一个预留位置

public class CircleQueue {
    private int maxsize;//数组最大容量
    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

    public CircleQueue(int arrMaxsize) {
        maxsize = arrMaxsize;
        arr = new int[maxsize];
        front = 0;//指向队列头部，分析出front是指向队列头的第一个位置
        rear = 0;//指向队列尾的数据的后一个位置!
    }

    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) {
        //判断队列是否为满
        if (isFull()) {
            System.out.println("队列满，不能添加数据!");
            return;
        }
        arr[rear] = n;
        rear = (rear + 1) % maxsize;
    }

    //获取队列的数据，出队列
    public int getQueue() {
        if (isEmpty()) {
            throw new RuntimeException("队列空，无法获取数据!");
        }
        int value = arr[front];
        front = (front + 1) % maxsize;
        return value;
    }

    //显示队列中所有元素
    public void showQueue() {
        if (isEmpty()) {
            System.out.println("队列为空，无数据!");
        } else {
            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，注意不是取出数据
    public int headQueue() {
        //判断是否为空
        if (isEmpty()) {
            throw new RuntimeException("队列为空，无数据!");
        }
        return arr[front];
    }
    /**
     *
     * @param k k表示下标为k的队列元素
     * @param value 修改的值
     */
    public void update(int k,int value){
        if(isEmpty()){
            System.out.println("队列为空，无法修改");
            return;
        }
        if(k<0||k>maxsize-1){
            System.out.println("输入数据有误，请重新输入");
            return;
        }
        arr[k]=value;
        System.out.println("修改成功");
    }
}

3、注意事项：

1）front指向队列头部，rear指向队列尾的后一个位置，二者初始值都为0

2）队列采用环形数组，需要空一个元素的位置，所以最大存放maxsize-1个元素

     为什么要空一个元素位置？

    循环队列中，由于入队时尾指针向前追赶头指针；出队时头指针向前追赶尾指针，造成队空和队满时头尾指针均相等。因此，无法通过条件front==rear来判别队列是"空"还是"满"。

   故约定入队前，测试尾指针在循环意义下加1后是否等于头指针，若相等则认为队满（注意：rear所指的单元始终为空）；