数据结构之队列

最新推荐文章于 2023-06-04 19:49:01 发布

星光不负赶路人@

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分类专栏： Java数据结构文章标签： java 数据结构

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一、队列的使用场景

队列在日常生活中十分常见。银行叫号系统、排队等都是队列的应用。

排队的原则是先来后到，即先来的人可以优先办理业务，先离开；排在后面的人需要等待。

二、普通队列介绍

队列是一个有序列表，可以用数组或链表来实现。
遵循先入先出的原则。即：先进入队列中的数据先取出。后进入队列的数据后取出。

三、数组实现队列

front 是队列最前元素之前的一个位置。
rear 是队列最后一个元素的位置。
maxSize 是队列的最大容量。
进队时，从队尾进，front 不变，rear++, arr[rear]= 进队列的元素。
出队时，从队头出，rear 不变，front++, arr[front]= 出队元素。
判断队列为满的条件：rear == maxSize-1
判断队列为空的条件：rear == front

代码如下（示例）：

package day_02;

import java.util.Scanner;

public class Main {
	
	public static void main(String[] args) {
		
		Arrayqueue a = new Arrayqueue(4);
		Scanner scanner = new Scanner(System.in);
		boolean flag = true;
		while(flag) {
			System.out.println("s：show");
			System.out.println("a:addQueue");
			System.out.println("g:getQueue");
			System.out.println("h:headQueue");
			char str = scanner.next().charAt(0);//获取从键盘输入的第一个字符
			switch(str) {
			case 's':
				a.showQueue();
				break;
			case 'a':
				System.out.println("请输入需要增加的字符");
				char str2 = scanner.next().charAt(0);
				a.addQueue(str2);
				break;
			case 'g':
				try {
					int m = a.getQueue();
					System.out.println("取出的数据是："+m);
				} catch (Exception e) {
					// TODO Auto-generated catch block
					e.printStackTrace();
				}
				break;
			case 'h':
				try {
					int i = a.headQueue();
					System.out.println(i);
				} catch (Exception e) {
					// TODO Auto-generated catch block
					e.printStackTrace();
				}
				break;
				
			}
			
			
		}

	
	}

}

class Arrayqueue{
	
	private int front;//队列头，表示的是队列最前元素的前一个元素位置。
	private int rear;//队列尾，表示队列最后一个元素的位置
	private int maxSize;//队列的最大容量
	private int[] arrqueue;//声明队列数组
	
	public Arrayqueue(int max){//构造方法，初始化
		maxSize = max;
		arrqueue = new int[maxSize];
		front = -1;
		rear = -1;
	
	}
	
	public boolean isFull() {//判断队列是否为满
		return rear == maxSize-1;
	}
	
	public boolean isEmpty() {//判断队列是否为空
		return rear == front;
	}
	
	public void addQueue(int queue) {//向队列中添加元素
		if(isFull()) {
			System.out.println("队列已满，无法向其中添加元素");
			return;
		}
		
		rear++;
		arrqueue[rear] = queue;

	}
	
	public int getQueue() throws Exception {//从队列中取得元素
		if(isEmpty()) {
			throw new Exception("队列为空，无法取得元素");
		//	return -1;
		//此处不能为return ，因为此处是要得到值，如果返回-1，则得到的值即为-1
		}
		
		front++;
		return arrqueue[front];
		
	}
	
	public void showQueue() {//显示队列
		
		for(int i = 0;i<arrqueue.length;i++) {
			System.out.println(arrqueue[i]);
		}
	}
	
	public int headQueue() throws Exception {//查看队列头
		if(isEmpty()) {
			throw new Exception("队列为空，没有数据");
		}
		return arrqueue[front+1];
	}
	
	
}

四、存在的问题

当前数组不能实现复用。需要进行优化

五、循环队列

此处循环队列的详解建议去看《大话数据结构》，讲的非常明白，真心强烈推荐！！！
front 为队列头，指向队头所在位置。
rear 指向队尾元素的后一个位置。
front 和 rear 都初始化为0
队列为空的条件是 rear == front
队列为满的条件是（rear+1）%maxSize == front
队列的长度为( rear - front +maxSize) % maxSize

代码实现

package day_03;

import java.util.Scanner;

public class Main {
	
	public static void main(String[] args) {
	

	QElmType a = new QElmType(4);
	Scanner scanner = new Scanner(System.in);
	boolean flag = true;
	while(flag) {
		System.out.println("s：show");
		System.out.println("a:addQueue");
		System.out.println("g:getQueue");
		System.out.println("h:headQueue");
		char str = scanner.next().charAt(0);//获取从键盘输入的第一个字符
		switch(str) {
		case 's':
			a.show();
			break;
		case 'a':
			System.out.println("请输入需要增加的字符");
			int s = scanner.nextInt();
			a.addQueue(s);
			break;
		case 'g':
			try {
				int m = a.getQueue();
				System.out.println("取出的数据是："+m);
			} catch (Exception e) {
				// TODO Auto-generated catch block
				e.printStackTrace();
			}
			break;
		case 'h':
			try {
				int i = a.head();
				System.out.println(i);
			} catch (Exception e) {
				// TODO Auto-generated catch block
				e.printStackTrace();
			}
			break;
			
		}
		
		
	}


}
	
	

}

class QElmType{
	
	private int front;
	private int rear;
	private int maxSize;
	private int[] queue;
	
	public QElmType(int size){
		
		maxSize = size;
		front = 0;
		rear = 0;
		queue = new int[maxSize];
	}
	
	public boolean isFull() {//判断是否为满
		return (rear+1)%maxSize == front;
	}
	
	public boolean isEmpty() {//判断是否为满
		return rear == front;
	}
	
	public void addQueue(int n) {//向队列中添加元素
		if(isFull()) {
			System.out.println("队列已满，无法添加元素");
			return;
		}
		queue[rear] = n;
		rear = (rear+1)%maxSize;//rear向后移动一位，如果移动出了数组，则回到队列头
		
	}
	
	public int getQueue() throws Exception {//从队列中获取元素
		if(isEmpty()) {
			throw new Exception("队列为空，无法获取元素");
		}
		int num = queue[front];
		front = (front+1)%maxSize;
		return num;
	}
	
	public int getSize() {//获取队列的长度
		return (rear - front + maxSize)%maxSize;
	}
	
	public void show() {
		if(isEmpty()) {
			System.out.println("没有数据");
			return;
		}
		
		for(int i = front;i<front+getSize();i++) {
			System.out.println("queue["+i%maxSize+"] = "+queue[i%maxSize]);
		}
	}
	
	public int head() {//查看队列头元素
		return queue[front];
	}
	
}