队列

队列实现与优化

最新推荐文章于 2025-08-25 00:07:28 发布

原创最新推荐文章于 2025-08-25 00:07:28 发布 · 161 阅读

0 ·

CC 4.0 BY-SA版权

数据结构专栏收录该内容

12 篇文章

订阅专栏

本文介绍了使用数组实现队列的基本方法，并进一步优化为循环队列，增强了队列的空间利用效率。通过具体代码示例展示了队列的添加、获取、显示等操作。

在这里插入图片描述

public 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;// 创建数组。用于存放数据，模拟队列

	// 创建队列构造器
	public ArrayQueue(final int arrmaxSize) {
		maxSize = arrmaxSize;
		arr = new int[maxSize];
		front = -1;// 指向队列头部，初始为空
		rear = -1;// 指向队列尾部数据，即就是队列的最后一个数据
	}

	public boolean isFull() {
		return rear == maxSize - 1;
	}

	public boolean isEmpty() {
		return rear == front;
	}

	// 添加数据到队列
	public void addQueue(int n) {
		// 判断堆列是否为满
		if (isFull()) {
			System.out.println("队列已满，不能加数据~");
			return;
		}
		rear++;
		arr[rear] = n;
	}

	// 获取堆列数据，出队列
	public int getQuene() {
		// 判断是否为空、
		if (isEmpty()) {
			// 通过异常抛出
			throw new RuntimeException("队列空，不能取数据");
		}
		front++;// front后移
		
		return arr[front];
		
	}

	// 显示所有队列
	public void showQuene() {
		if (isEmpty()) {
			System.out.println("队列为空，没有数据~");
		}
		// 遍历
		for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
			System.out.print("arr[" + i + "]=" + arr[i] + "	");
		}
		System.out.println();
	}

	// 显示队列的头部
	public int headQueue() {
		if (isEmpty()) {
			System.out.println("队列为空，没有数据~");
		}
		//front是指向队列前一个的数据，因此需要加1
		return arr[front + 1];
	}
}

测试

import java.util.Scanner;

public class ArrayQueueDemo {

	public static void main(String[] args) {
		// 创建一个队列
		ArrayQueue queue = new ArrayQueue(3);
		char key = ' ';// 接受用户输入
		Scanner scanner = new Scanner(System.in);
		boolean loop = true;
		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):查看队列投数据");
			key = scanner.next().charAt(0);// 接受一个数据
			switch (key) {
			case 's':
				queue.showQuene();
				break;
			case 'a':
				System.out.println("输入一个数：");
				int value=scanner.nextInt();
				queue.addQueue(value);
				break;
			case 'g':
				try {
					int res=queue.getQuene();
					System.out.println("取得的数据为："+res);
				} catch (Exception e) {
					System.out.println(e.getMessage());
				}
				break;
			case 'h':
				System.out.println("头数据为：");
				System.out.println(queue.headQueue());;
				break;
			case 'e':
				scanner.close();
				loop=false;
				break;
			default:
				break;
			}
		}
		System.out.println("程序退出");
	}
}

优化
在这里插入图片描述


public class CircleArrayQueue {
	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;// 创建数组。用于存放数据，模拟队列

	// 创建队列构造器
	public CircleArrayQueue(final int arrMaxSize) {
		maxSize = arrMaxSize;
		arr = new int[maxSize];
		front = 0;// 指向队列头部，初始为空
		rear = 0;// 指向队列尾部数据，即就是队列的最后一个数据
	}

	public boolean isFull() {
		return front == (rear + 1) % maxSize;
	}

	public boolean isEmpty() {
		return rear == front;
	}

	// 添加数据到队列
	public void addQueue(int n) {
		// 判断堆列是否为满
		if (isFull()) {
			System.out.println("队列已满，不能加数据~");
			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;

	}

	// 获取堆列数据，出队列
	public int getQuene() {
		// 判断是否为空、
		if (isEmpty()) {
			// 通过异常抛出
			throw new RuntimeException("队列空，不能取数据");
		}
		// 需要分析出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;

	}
	//求出当前队列有效数据个数
	public int size() {
		return (rear+maxSize-front)%maxSize;
	}
	// 显示所有队列
	public void showQuene() {
		if (isEmpty()) {
			System.out.println("队列为空，没有数据~");
		}
		//
		
		for (int i = front; i < front+size(); i++) {
			System.out.print("arr[" + i%maxSize + "]=" + arr[i%maxSize] + "	");
		}
		System.out.println();
	}

	// 显示队列的头部
	public int headQueue() {
		if (isEmpty()) {
			System.out.println("队列为空，没有数据~");
		}
		// front是指向队列前一个的数据，因此需要加1
		return arr[front];
	}
}

测试

public static void main(String[] args) {
		// 创建一个队列
		//注意这里设置4，实际大小为3，预留一个顶层空间
		CircleArrayQueue queue = new CircleArrayQueue(4);
		
		char key = ' ';// 接受用户输入
		Scanner scanner = new Scanner(System.in);
		boolean loop = true;
		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):查看队列投数据");
			key = scanner.next().charAt(0);// 接受一个数据
			switch (key) {
			case 's':
				queue.showQuene();
				break;
			case 'a':
				System.out.println("输入一个数：");
				int value=scanner.nextInt();
				queue.addQueue(value);
				break;
			case 'g':
				try {
					int res=queue.getQuene();
					System.out.println("取得的数据为："+res);
				} catch (Exception e) {
					System.out.println(e.getMessage());
				}
				break;
			case 'h':
				System.out.println("头数据为：");
				System.out.println(queue.headQueue());;
				break;
			case 'e':
				scanner.close();
				loop=false;
				break;
			default:
				break;
			}
		}
		System.out.println("程序退出");
	}

	public static void a() {
		// 创建一个队列
		ArrayQueue queue = new ArrayQueue(3);
		char key = ' ';// 接受用户输入
		Scanner scanner = new Scanner(System.in);
		boolean loop = true;
		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):查看队列头数据");
			key = scanner.next().charAt(0);// 接受一个数据
			switch (key) {
			case 's':
				queue.showQuene();
				break;
			case 'a':
				System.out.println("输入一个数：");
				int value=scanner.nextInt();
				queue.addQueue(value);
				break;
			case 'g':
				try {
					int res=queue.getQuene();
					System.out.println("取得的数据为："+res);
				} catch (Exception e) {
					System.out.println(e.getMessage());
				}
				break;
			case 'h':
				System.out.println("头数据为：");
				System.out.println(queue.headQueue());;
				break;
			case 'e':
				scanner.close();
				loop=false;
				break;
			default:
				break;
			}
		}
		System.out.println("程序退出");
	}