队列
大纲目录
一、使用场景(银行排队)

二、队列介绍
- 队列是一个有序列表,可以用数组或是链表来实现。
- 遵循先入先出的原则。即:先存入队列的数据,要先取出。后存入的要后取出
- 示意图:(使用数组模拟队列示意图)

三、数组模拟队列
- 队列本身是有序列表,若使用数组的结构来存储队列的数据,则队列数组的声明如下图, 其中 maxSize 是该队列的最大容量。
- 因为队列的输出、输入是分别从前后端来处理,因此需要两个变量 front及 rear分别记录队列前后端的下标,front 会随着数据输出而改变,而 rear则是随着数据输入而改变,如图所示:

- 当我们将数据存入队列时称为”addQueue”,addQueue 的处理需要有两个步骤:思路分析
将尾指针往后移:rear+1 , 当front == rear 【空】
若尾指针 rear 小于队列的最大下标 maxSize-1,则将数据存入 rear所指的数组元素中,否则无法存入数据。 rear == maxSize - 1[队列满] - 代码实现
出队列操作getQueue
显示队列的情况showQueue
查看队列头元素headQueue
退出系统exit
package queue;
import java.util.Scanner;
public class ArrayQueueDemo {
public static void main(String[] args) {
ArrayQueue queue = new ArrayQueue(3);
char key = ' ';
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): 从队列取出数据");
System.out.println("h(head): 查看队列头的数据");
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':
scanner.close();
loop = false;
break;
default:
break;
}
}
System.out.println("程序退出~~");
}
}
class ArrayQueue{
private int maxSize;
private int front;
private int rear;
private int[] arr;
public ArrayQueue(int maxSize){
this.maxSize = maxSize;
arr = new int[maxSize];
front = -1;
rear = -1;
}
public Boolean isFull(){
return rear >= maxSize-1;
}
public Boolean isEmpty(){
return rear == front;
}
public void addQueue(int n) {
if (isFull()) {
System.out.println("队列满,不能加入数据~");
return;
}
rear++;
arr[rear] = n;
}
public int getQueue() {
if (isEmpty()) {
throw new RuntimeException("队列空,不能取数据");
}
front++;
return arr[front];
}
public void showQueue() {
if (isEmpty()) {
System.out.println("队列空的,没有数据~~");
return;
}
for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
System.out.printf("arr[%d]=%d\n", i, arr[i]);
}
}
public int headQueue() {
if (isEmpty()) {
throw new RuntimeException("队列空的,没有数据~~");
}
return arr[front + 1];
}
}
四、数组模拟环形队列
- 对前面的数组模拟队列的优化,充分利用数组. 因此将数组看做是一个环形的。(通过取模的方式来实现即可)
- 分析说明:
尾索引的下一个为头索引时表示队列满,即将队列容量空出一个作为约定,这个在做判断队列满的时候需要注意 (rear + 1) % maxSize == front 满]
rear == front [空]
package com.atguigu.queue;
import java.util.Scanner;
public class CircleArrayQueueDemo {
public static void main(String[] args) {
System.out.println("测试数组模拟环形队列的案例~~~");
CircleArray queue = new CircleArray(4);
char key = ' ';
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): 从队列取出数据");
System.out.println("h(head): 查看队列头的数据");
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':
scanner.close();
loop = false;
break;
default:
break;
}
}
System.out.println("程序退出~~");
}
}
class CircleArray {
private int maxSize;
private int front;
private int rear;
private int[] arr;
public CircleArray(int arrMaxSize) {
maxSize = arrMaxSize;
arr = new int[maxSize];
}
public boolean isFull() {
return (rear + 1) % maxSize == front;
}
public boolean isEmpty() {
return rear == front;
}
public void addQueue(int n) {
if (isFull()) {
System.out.println("队列满,不能加入数据~");
return;
}
arr[rear] = n;
rear = (rear + 1) % maxSize;
}
public int getQueue() {
if (isEmpty()) {
throw new RuntimeException("队列空,不能取数据");
}
int value = arr[front];
front = (front + 1) % maxSize;
return value;
}
public void showQueue() {
if (isEmpty()) {
System.out.println("队列空的,没有数据~~");
return;
}
for (int i = front; i < front + size() ; i++) {
System.out.printf("arr[%d]=%d\n", i % maxSize, arr[i % maxSize]);
}
}
public int size() {
return (rear + maxSize - front) % maxSize;
}
public int headQueue() {
if (isEmpty()) {
throw new RuntimeException("队列空的,没有数据~~");
}
return arr[front];
}
}