数据结构和算法（java版）-队列

队列介绍

1. 队列是一个有序列表，可以用数组或是链表来实现。
2. 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)
   

数组模拟队列

1. 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。
2. 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:
   

思路分析

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：

1. 将尾指针往后移：rear+1 , 当front == rear 【空】
2. 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

package com.atguigu.queue;

import java.util.Scanner;

/**
 *
 * @author: mayu
 * @version: 1.0
 * @date: 2019/6/4
 * @time: 16:34
 * @description: 数组模拟队列
 * (1):应用场景：银行的叫号排队系统。
 * (2):思路分析
 * (3):代码实现
 */
public class ArrayQueueDemo {
    public static void main(String[] args) {
        //测试队列
        ArrayQueue queue = new ArrayQueue(3);
        char key = ' ';
        Scanner scanner = new Scanner(System.in);
        boolean loop = true;
        while (loop) {
            System.out.println("a(add):向队列添加数据！");
            System.out.println("g(get):取出队列数据！");
            System.out.println("s(show):展示队列所有数据！");
            System.out.println("h(head):展示队列头部数据！");
            System.out.println("e(exit):退出程序！");
            key = scanner.next().charAt(0);
            switch (key) {
                case 'a':
                    System.out.println("请输入一个数：");
                    int nextInt = scanner.nextInt();
                    try {
                        queue.addQueue(nextInt);
                    } catch (Exception e) {
                        System.out.println(e.getMessage());
                    }
                    break;
                case 'g':
                    try {
                        int queue1 = queue.getQueue();
                        System.out.println("取出队列数据为：" + queue1);
                    } catch (Exception e) {
                        System.out.println(e.getMessage());
                    }
                    break;
                case 's':
                    try {
                        queue.showQueue();
                    } catch (Exception e) {
                        System.out.println(e.getMessage());
                    }
                    break;
                case 'h':
                    try {
                        int queue1 = queue.headQueue();
                        System.out.println("队列头部数据为：" + queue1);
                    } catch (Exception e) {
                        System.out.println(e.getMessage());
                    }
                    break;
                case 'e':
                    scanner.close();
                    loop = false;
                    break;
            }
        }
        System.out.println("程序退出！");
    }
}

class ArrayQueue {
    private int maxSize;//数组最大容量
    private int front;//队列头(指向队列的第一个数据的下标的前一个位置)
    private int rear;//队列尾(指向队列的最后一个数据的下标)
    private int[] arr;//存放数据的，模拟队列

    public ArrayQueue(int maxSize) {
        this.maxSize = maxSize;
        arr = new int[maxSize];
        front = -1;
        rear = -1;
    }

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

    /**
     * 判断队列是否为空
     *
     * @return
     */
    public boolean isEmpty() {
        return front == rear;
    }

    /**
     * 往队列加数据
     *
     * @param n
     */
    public void addQueue(int n) {
        if (isFull()) {
            throw new RuntimeException("对列满了，无法加数据~~");
        }
        rear++;
        arr[rear] = n;
    }

    /**
     * 从队列取数据
     *
     * @return
     */
    public int getQueue() {
        if (isEmpty()) {
            throw new RuntimeException("队列为空，无法取数据~~");
        }
        front++;
        return arr[front];
    }

    /**
     * 展示队列所有数据
     */
    public void showQueue() {
        if (isEmpty()) {
            throw new RuntimeException("队列为空，无法展示队列数据~~");
        }
        for (int data : arr
        ) {
            System.out.printf("%d\t\n", data);
        }
    }

    /**
     * 获取队列头数据
     *
     * @return
     */
    public int headQueue() {
        if (isEmpty()) {
            throw new RuntimeException("对列为空，无法取出队列头数据~~");
        }
        return arr[front + 1];
    }
}