数据结构--数组队列的实现

1. 说明

1. 队列是一个有序列表，可以用数组或者链表来实现。

2. 遵循先入先出（FIFO）的原则，即先存入列的数据，会被先取出，后存入的会被后取出，实际中的排队就是最好的说明。

3. 索引（ 初始值front = 0 rear=0）在插入新数据时，在rear位置插入，rear++, front保持不动 ，删除数据的时候，first++

4. 判断条件

   maxSize为数组的最大容量

   • 队列空：front == rear

   • 队列满：rear = maxSize -1

2. 实现代码

1. 数组队列类

//使用数组模拟队列，编写一个ArrayQueue类
class ArrayQueue {
    //表示数组的最大容量
    private final int maxSize;
    //队列头
    private int front;
    //队列尾
    private int rear;
    //该数据用于存放数据，模拟队列
    private final int[] arr;

    //创建队列的构造器
    public ArrayQueue(int maxSize) {
        this.maxSize = maxSize;
        arr = new int[maxSize];
//        指向队列头的前一个位置，并不包含
        front = -1;
//        指向队列的尾部的具体数据
        rear = -1;
    }

    //    判断队列是否满
    public boolean isFull() {
        return rear == maxSize - 1;
    }

    //    判断队列是否空
    public boolean isEmpty() {
        return rear == front;
    }

    //    添加数据到队列
    public void addQueue(int n) {
        if (isFull()) {
            System.out.println("队列满，不能加入数据！");
            return;
        }
        rear++;
        arr[rear] = n;
    }

    //    获取队列的数据,取出队列
    public int getQueue() {
        if (isEmpty()) {
            throw new RuntimeException("队列空，不能取出数据！");
        }
        front++;
        return arr[front];
    }

    //    显示队列的所有数据
    public void showQueue() {
//        遍历
        if (isEmpty()) {
            System.out.println("队列为空，没有数据");
            return;
        }
        for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
            System.out.printf("arr[%d]=%d\n", i, arr[i]);
        }
    }

    //    显示队列的头数据，注意不是取出数据
    public int headQueue() {
//        判断
        if (isEmpty()) {
            throw new RuntimeException("队列为空，无数据");
        }
        return arr[front + 1];
    }

}

2.数组队列测试类

/**
 * @author Manix
 * 数组模拟队列
 */
public class ArrayQueueDemo {
    public static void main(String[] args) {
        ArrayQueue queue = new ArrayQueue(3);
//        接收用户输入
        char key = ' ';
        Scanner scanner = new Scanner(System.in);
        boolean loop = true;
//        输出一个菜单
        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): 查看队列头的数据");
//            接收第一个字符
            key = scanner.next().charAt(0);
            switch (key) {
                case 's':
                    queue.showQueue();
                    break;
                case 'a':
                    System.out.println("输出一个数");
                    int value = scanner.nextInt();
                    queue.addQueue(value);
                    break;
                case 'g':
                    try {
                        int res = queue.getQueue();
                        System.out.printf("取出的数据是%d\n", res);
                    } catch (Exception e) {
                        System.out.println(e.getMessage());
                    }
                    break;
                case 'h':
                    try {
                        int res = queue.headQueue();
                        System.out.printf("队列头的数据是%d\n", res);
                    } catch (Exception e) {
                        System.out.println(e.getMessage());
                    }
                    break;
                case 'e':
                    loop = false;
                    scanner.close();
                    break;
                default:
                    break;
            }
        }

        System.out.println("----程序退出----");
    }
}

3.代码运行结果

s(show): 显示队列
e(exit): 退出程序
a(add): 添加数据到队列
g(get): 从队列取出数据
h(head): 查看队列头的数据
a
输入一个数
10
s(show): 显示队列
e(exit): 退出程序
a(add): 添加数据到队列
g(get): 从队列取出数据
h(head): 查看队列头的数据
a
输入一个数
20
s(show): 显示队列
e(exit): 退出程序
a(add): 添加数据到队列
g(get): 从队列取出数据
h(head): 查看队列头的数据
a
输入一个数
30
s(show): 显示队列
e(exit): 退出程序
a(add): 添加数据到队列
g(get): 从队列取出数据
h(head): 查看队列头的数据
a
输入一个数
40
队列满，不能加入数据！
s(show): 显示队列
e(exit): 退出程序
a(add): 添加数据到队列
g(get): 从队列取出数据
h(head): 查看队列头的数据
s
arr[0]=10
arr[1]=20
arr[2]=30
s(show): 显示队列
e(exit): 退出程序
a(add): 添加数据到队列
g(get): 从队列取出数据
h(head): 查看队列头的数据
g
取出的数据是10
s(show): 显示队列
e(exit): 退出程序
a(add): 添加数据到队列
g(get): 从队列取出数据
h(head): 查看队列头的数据
g
取出的数据是20
s(show): 显示队列
e(exit): 退出程序
a(add): 添加数据到队列
g(get): 从队列取出数据
h(head): 查看队列头的数据
g
取出的数据是30
s(show): 显示队列
e(exit): 退出程序
a(add): 添加数据到队列
g(get): 从队列取出数据
h(head): 查看队列头的数据
s
队列为空，没有数据
s(show): 显示队列
e(exit): 退出程序
a(add): 添加数据到队列
g(get): 从队列取出数据
h(head): 查看队列头的数据

3.完整代码

package com.starking.queue;

import java.util.Scanner;

/**
 * @author Manix
 * 数组模拟队列
 */
public class ArrayQueueDemo {
    public static void main(String[] args) {
        ArrayQueue queue = new ArrayQueue(3);
//        接收用户输入
        char key = ' ';
        Scanner scanner = new Scanner(System.in);
        boolean loop = true;
//        输出一个菜单
        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): 查看队列头的数据");
//            接收第一个字符
            key = scanner.next().charAt(0);
            switch (key) {
                case 's':
                    queue.showQueue();
                    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.getQueue();
                        System.out.printf("取出的数据是%d\n", res);
                    } catch (Exception e) {
                        System.out.println(e.getMessage());
                    }
                    break;
                case 'h':
                    try {
                        int res = queue.headQueue();
                        System.out.printf("队列头的数据是%d\n", res);
                    } catch (Exception e) {
                        System.out.println(e.getMessage());
                    }
                    break;
                case 'e':
                    loop = false;
                    scanner.close();
                    break;
                default:
                    break;
            }
        }

        System.out.println("----程序退出----");
    }
}

//使用数组模拟队列，编写一个ArrayQueue类
class ArrayQueue {
    //表示数组的最大容量
    private final int maxSize;
    //队列头
    private int front;
    //队列尾
    private int rear;
    //该数据用于存放数据，模拟队列
    private final int[] arr;

    //创建队列的构造器
    public ArrayQueue(int maxSize) {
        this.maxSize = maxSize;
        arr = new int[maxSize];
//        指向队列头的前一个位置，并不包含
        front = -1;
//        指向队列的尾部的具体数据
        rear = -1;
    }

    //    判断队列是否满
    public boolean isFull() {
        return rear == maxSize - 1;
    }

    //    判断队列是否空
    public boolean isEmpty() {
        return rear == front;
    }

    //    添加数据到队列
    public void addQueue(int n) {
        if (isFull()) {
            System.out.println("队列满，不能加入数据！");
            return;
        }
        rear++;
        arr[rear] = n;
    }

    //    获取队列的数据,取出队列
    public int getQueue() {
        if (isEmpty()) {
            throw new RuntimeException("队列空，不能取出数据！");
        }
        front++;
        return arr[front];
    }

    //    显示队列的所有数据
    public void showQueue() {
//        遍历
        if (isEmpty()) {
            System.out.println("队列为空，没有数据");
            return;
        }
        for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
            System.out.printf("arr[%d]=%d\n", i, arr[i]);
        }
    }

    //    显示队列的头数据，注意不是取出数据
    public int headQueue() {
//        判断
        if (isEmpty()) {
            throw new RuntimeException("队列为空，无数据");
        }
        return arr[front + 1];
    }

}