队列

数组实现队列类

• 队列中所需要的变量和方法如下
  • 成员变量

    * 数组 
    * 数组最大长度
    * front：与队首有关的
    * rear：与队尾有关的	
  

  • 成员方法

    * 构造方法：完成对成员变量的初始化
    * 判断队列是否为空
    * 判断队列是否以满
    * 入队
    * 出队
    * 查看队首元素
    * 遍历队列
    * 计算队列最多的元素个数
  

非循环队列：好理解

• 构造函数
  • front:表示队首的前一个位置的下标
  • rear:表示最后一个元素的下标

class Queue {
	private int maxSize;
	private int front;
	private int rear;
	private int[] arr;
	public Queue(int max) {
		maxSize=max;
		front=-1;
		rear=-1;
		arr=new int[maxSize];
	}

• 判断队列是否已满
  如果队列已满，那么rear应该是数组最后一个元素

public boolean isFull() {
		if(rear==maxSize-1)
			return true;
		else
			return false;
	}

• 判断队列是否为空
  如果队列为空，那么队首元素front等于队尾元素rear

public boolean isEmpty() {
		if(rear==front)
			return true;
		else
			return false;
	}

• 入队
  如果队列未满，那么可以入队。入队时，只能往后排，即将队尾元素加1，并赋值

public void addQueue(int value){
		if(isFull())
			throw new RuntimeException("队满，不能入队");
		else {
			rear++;
			arr[rear]=value;
		}
			
		
	}

• 出队
  如果队列不为空，可以出队。出队时，只能出队首元素（先来后到）。所以front++,返回此元素

public int getQueue() {
		if(isEmpty())
			throw new RuntimeException("队空，不能出队");
		front++;
		return arr[front];
	}

• 查看队首元素
  查看队首元素时，队列的元素不发生改变（注意与出队操作区别）。front的值不变

public int headQueue() {
		if(isEmpty()) {
			throw new RuntimeException("队空，无队首");
		}
		
		return arr[front+1];
	}

• 遍历队列

	public void showQueue() {
		if(isEmpty()) {
			throw new RuntimeException("队空，无法显示");
		}
		for(int i=0;i<maxSize;i++)
			System.out.println("arr["+i+"]="+arr[i]);
	}

循环队列：重要，有点难理解

• 为什么有循环队列
  当我们使用非循环队列时，如果我们执行了出队操作，那么便会在数组的队首位置空出一个空间。但是，使用第一个队列的结构，此空间无法再次使用。所以，我们构造循环队列。循环队列在物理结构上仍然是一个直线结构，但是我们通过对队首元素和队尾元素的1特殊处理，使其形成一个逻辑意义上的循环
• 这个链接是一个模拟循环队列的。 循环队列模拟
• 说明：循环队列有多种实现方式，我所描述的只是其中一种
• 理解
  • front表示队首元素，rear表示队尾元素的下一个位置。
    假设数组的容量是3，那么当最后一个元素的下标是1时，rear的位置是2；当最后一个元素的位置是2时，rear的位置是0。
  • 数组中要空出一个位置。
    也就是说如果数组的最大容量是max,那么队列中最多有max-1个元素.
  • 为什么空出一个位置呢？
    如果不空出一个位置，front==rear既可以表示队列满，也可以表示队列空。如果空出一个位置，rear==front只能表示队列空的时候。队列满的时候如果rear>front，那么rear=maxSize-1,front=0;如果rear<front，那么rear+1==front，以上两种情况均可以使用(rear+1)%maxSize==front表示.
  • 队列中的元素的个数
    (rear-front+maxSize)%msxSize
  • 每次添加元素，队尾元素rear的下标变成(rear+1)%maxSize
  • 每次出队，front的下标变成(front+1)%maxSize
• 构造函数
  front 初始化为0，rear初始化为0

public CircleQueue(int max) {
		this.maxSize=max;
		front=0;
		rear=0;
		arr=new int[max];//不要忘记
	}

• 判空

public boolean isEmpty() {
		if(front==rear)
			return true;
		else
			return false;
	}

• 判满

public boolean isFull() {
		if((rear+1)%maxSize==front)//注意
			return true;
		else
			return false;
	}

• 入队

public void addQueue(int value) {
		if(isFull()) {
			throw new RuntimeException("队满");
			return;
		}		
			arr[rear]=value;
			rear=(rear+1)%maxSize;//注意
		
	}

• 出队

public int getQueue() {
		if(isEmpty())
		{
			throw new RuntimeException("队空，不能出队");
		}
		
		int value=arr[front];
		front=(front+1)%maxSize;//注意
		return value;
	}

• 查看队首元素

public int headQueue() {
		if(isEmpty()) {
			throw new RuntimeException("队空，无队首");
		}
		return arr[front];
	}

• 遍历队列

	//查看元素个数
		public int getNum() {
			return (rear-front+maxSize)%maxSize;//注意
		}
	//查看全部队列元素
	public void showQueue() {
		for(int i=front;i<front+getNum();i++)//控制循环的次数
			System.out.println("arr["+(i%maxSize)+"]="+arr[i%maxSize]);//注意
	}