队列的底层实现(数组和环形数组)

队列遵循先入先出原则,基础实现包括简单数组和环形数组。数组实现时,front和rear初始化为-1,但无法复用空间。环形数组则通过front和rear初始化为0,当rear=front表示队列为空,(rear+1)%maxSize=front表示队列满,有效数据个数为(rear+maxSize-front)%maxSize。理解这些概念需要结合数据结构的知识和实例分析。

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队列是一个有序的列表,原则:先入先出

简单数组实现:front指向队列头的前一个位置;rear指向队列的最后一个位置
front和rear的初始值都是-1;

//使用数组模拟队列--编写一个ArrayQueue类
class ArrayQueue{
	private int  maxSize;
	private int array[];
	private int front;
	private int rear;
	
	//构造函数   成员变量初始化
	public ArrayQueue(int maxSize) {
	    this.maxSize=maxSize;
	    array=new int[maxSize];
	    front=-1;
	    rear=-1;
	    
	}
	
    //判断队列是否为空
	public boolean isEmpty() {
		
		return  front==-1&&rear==-1;
	}
	
    //判断队列否未满
	public boolean isFull() {
		
		return rear==maxSize-1;
	}
	
    //像队列中添加元素
	public void addQueue(int n) {
		//先判断是否为满
		if(isFull()) {
			System.out.println("队列已满~~");
		}else {
			rear++;
			array[rear]=n;
		}
	}
	
	//队列中取出元素
	public int getQueue() {
	   //判断是否为空
		if(isEmpty()) {
			throw new RuntimeException("队列为空");
		}else {
			front++;
			return array[front];
		}
	}
	
	//遍历队列中的元素
	public void showQueue() {
		if(isEmpty()) {
			throw new RuntimeException("队列为空");
		}
		for(int i=front+1;i<=rear;i++) {
			System.out.printf("arry[%d]=%d\n",i,array[i]);
		}
	}
	
	//显示队列的头元素
	public int headQueue() {
		if(isEmpty()) {
			throw new RuntimeException("队列为空");
		}
		return array[front+1];
	}
	
}

上述代码实现的队列存在问题:数组只能使用一次,没有达到复用的效果
使用数组模拟环形队列:1、front和rear调整:front指向对列的第一个元素,rear指向队列的最后一个元素的后一个位置 会空出一个空间为约定 front和rear的初始值都为0
2、队列为空的条件 ; rear=front; 队列满:(rear+1)%maxSize=front;
队列中的有效数据个数:(rear+maxSize- front)%maxsize

这个具体分析可以看看数据结构的书。找个具体的例子画画图家可以理解啦。。。

class CircleArrayQueue{
	//环形队列的成员变量 
	private int  maxSize; 
	private int array[];
	private int front;  //指向对列的第一个元素
	private int rear;   //指向最后一个元素的后一个位置
	
	//构造函数   成员变量初始化
	public CircleArrayQueue(int maxSize) {
        this.maxSize=maxSize;
		array=new int[maxSize];
		front=0;
	    rear=0;   
		}
	
	//判断队列是否为空
	public boolean isEmpty() {
		
	  return  front==rear;
		}
	
	//判断队列是否满
	public boolean isFull() {
		 return (rear+1)%maxSize==front;
	}
	
	//获取队列中有效地数据个数
	public int size(){
		return (rear+maxSize-front)%maxSize;
	}
	//向队列中添加元素  
	public void addQueue(int n) {
		
		if(isFull()) {
			System.out.println("队列已满~~");
			return;
		}
		 array[rear]=n;
		 rear=(rear+1)%maxSize;
		
	}
	
	//队列中取出元素
	public int getQueue() {
	   //判断是否为空
			if(isEmpty()) {
				throw new RuntimeException("队列为空~~");
			}else {
				int value=array[front];
				front=(front+1)%maxSize;
				return value;
			}
		}
	
	//遍历队列中的元素
	public void showQueue() {
			if(isEmpty()) {
				throw new RuntimeException("队列为空");
			}
			for(int i=front;i<front+size();i++) {
				System.out.printf("arry[%d]=%d\n",i%maxSize,array[i%maxSize]);
			}
		}
		
   //显示队列的头元素
	public int headQueue() {
			if(isEmpty()) {
				throw new RuntimeException("队列为空");
			}
			return array[front];
		}
		
}
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