队列的全套Java实现-优快云博客

本文链接：https://blog.youkuaiyun.com/qq_45020745/article/details/115440927

博客介绍了如何将简单的数组队列优化为环形队列，通过调整front和rear变量的含义，实现了队列的高效利用。优化后的环形队列避免了数组一次使用后无法复用的问题，同时提供了添加、获取、显示队列数据等操作。

摘要生成于 C知道，由 DeepSeek-R1 满血版支持，前往体验 >

队列

介绍

队列是一个有序链表，可以用数组或是链表来实现
遵循先入先出的原子

应用场景

医院排队叫号

数组模拟队列

public class test {
//[1,3,5,6], 5
//输出: 2


    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):从队列中取出数据");
            System.out.println("h(head):查看队列头数据");
            key =scanner.next().charAt(0);//接收一个字符
            switch (key){
                case 's':
                    queue.showQueue();
                    break;
                case 'a':
                    System.out.println("请输入数据");
                    int value = scanner.nextInt();
                    queue.addQueue(value);
                    break;
                case  'g':
                    try {
                        int g = queue.getQueue();
                        System.out.println("取出的数据时："+g);
                    }catch (Exception e ){
                        System.out.println(e.getMessage());
                    }
                    break;
                case 'h':
                    try {
                        int res=queue.headQueue();
                        System.out.println("队列的头数据是"+res);
                    }catch (Exception e){
                        System.out.println(e.getMessage());
                    }
                    break;
                case  'e':
                    scanner.close();
                    loop=false;
                    System.out.println("程序执行完毕");
                    break;
                default:
                    break;
            }

        }

    }


}

class  ArrayQueue{
    private int maxSize;
    private int front;
    private int rear;
    private int[] arr; //该数组用于存放数据

    //创建队列的构造器
    public ArrayQueue (int arrMaxsize){
        maxSize=arrMaxsize;
        arr=new int[maxSize];
        front=-1; //指向队列头部，分析出front是指向队列头的前一个位置
        rear=-1;//指向队列尾，即就是队列最后一个数据
    }
    //判断队列是否满
    public boolean isFull(){
        return rear==maxSize-1;
    }
    //判断队列是否为空
    public boolean isEmpty(){
        return  rear==front;
    }
    //添加数据到对类
    public  void  addQueue(int n){
        //1. 判断队列是否满
        if(isFull()){
            System.out.println("队列满不能加入");
        }else {
            rear++;//rear后移
            arr[rear] = n;
        }
    }

    //获取队列数据
    public int getQueue(){
        if (isEmpty()){//判断队列是否为空
            //通过抛出异常
            throw new  RuntimeException("队列为空，不能取数据");
        }
        front++;

        return arr[front];
    }

    //显示队列所有数据
    public void  showQueue(){
        if(isEmpty()){
            System.out.println("队列无数据");
        }else {
            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(){
        if (isEmpty()){//判断队列是否为空
            //通过抛出异常
            throw new  RuntimeException("队列为空，没有数据");
        }
        return arr[front+1];
    }

}

问题分析并优化

目前数组使用一次就不能复用
将这个数组使用算法，改进成一个环形的数组取模：%。

思路
front变量的含义做一个调整：front指向队列的第一个元素，也就是说arr[front]就是队列的第一个元素，front的初始值为0
rear变量的含义做一个调整：rear指向队列的最后一个元素的后一个位置，因为希望空出一个空间作为约定。rear的初始值为0
队满条件：（rear+1）%maxsize==front
队列为空：rear==front
有效数据个数（rear+maxsize-front）%maxSize
转变成了一个环形队列

代码实现

import java.util.Scanner;
public class test {
    public static void main(String[] args) {
    //创建一个队列
        CycleQueue queue = new CycleQueue(4);//说明设置4，其队列有效数据最大是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):从队列中取出数据");
            System.out.println("h(head):查看队列头数据");
            key =scanner.next().charAt(0);//接收一个字符
            switch (key){
                case 's':
                    queue.showQueue();
                    break;
                case 'a':
                    System.out.println("请输入数据");
                    int value = scanner.nextInt();
                    queue.addQueue(value);
                    break;
                case  'g':
                    try {
                        int g = queue.getQueue();
                        System.out.println("取出的数据时："+g);
                    }catch (Exception e ){
                        System.out.println(e.getMessage());
                    }
                    break;
                case 'h':
                    try {
                        int res=queue.headQueue();
                        System.out.println("队列的头数据是"+res);
                    }catch (Exception e){
                        System.out.println(e.getMessage());
                    }
                    break;
                case  'e':
                    scanner.close();
                    loop=false;
                    System.out.println("程序执行完毕");
                    break;
                default:
                    break;
            }
        }
    }
}

class  CycleQueue{
    private int maxSize;
    private int front;
    private int rear;
    private int[] arr; //该数组用于存放数据

    //创建队列的构造器
    public CycleQueue (int arrMaxsize){
        maxSize=arrMaxsize;
        arr=new int[maxSize];
        front=0; //指向队列头部，分析出front是指向队列头的前一个位置
        rear=0;//指向队列尾，即就是队列最后一个数据
    }
    //判断队列是否满
    public boolean isFull(){
        return (rear+1) % maxSize==front;
    }
    //判断队列是否为空
    public boolean isEmpty(){
        return  rear==front;
    }
    //添加数据到对类
    public  void  addQueue(int n){
        //1. 判断队列是否满
        if(isFull()){
            System.out.println("队列满不能加入");
        }else {
            arr[rear] = n;
            //rear后移
            rear=(rear+1)%maxSize;
        }
    }
    //获取队列数据  ???
    public int getQueue(){
        if (isEmpty()){//判断队列是否为空
            //通过抛出异常
            throw new  RuntimeException("队列为空，不能取数据");
        }
        //这里分析出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
        //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;
    }

    //显示队列所有数据
    public void  showQueue(){
        if(isEmpty()){
            System.out.println("队列无数据");
        }else {
            //思路：从front开始遍历，遍历多少个元素
            for (int i = front; i <front +size() ; i++) {
                System.out.printf("arr[%d]=%d\n",i%maxSize,arr[i%maxSize]);
            }
        }
    }

    //显示队列的头数据,注意不是取出数据
    public  int headQueue(){
        if (isEmpty()){//判断队列是否为空
            //通过抛出异常
            throw new  RuntimeException("队列为空，没有数据");
        }
        return arr[front];
    }
}