数据结构之队列（数组模拟）-优快云博客

本文链接：https://blog.youkuaiyun.com/x1433709557/article/details/125753437

本文探讨了如何通过使用算法改进数组队列，实现为环形队列，提高数据操作的复用性和效率。重点介绍了环形队列的概念、数据结构的调整以及关键方法的更新，包括判断队列满、空、添加和获取数据的方式。

摘要生成于 C知道，由 DeepSeek-R1 满血版支持，前往体验 >

队列是一个有序列表,可以用数组或者链表来实现
遵循先入先出原则
只允许在表的一端进行插入，另一端进行删除

用数组模拟队列

//使用数组模拟队列
class ArrayQueue {
    private int maxSize;  //数组的最大容量
    private int front;  //队列头
    private int rear;  //队列尾
    private int[] arr;

    public ArrayQueue(int arrMaxSize) {
        maxSize = arrMaxSize;
        arr = new int[maxSize];
        front = -1;  //指向队列头部，起始位置在队列头的前一个位置
        rear = -1;   //指向队列尾部，是队列的最后一个数据
    }

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

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

    //判断数据到队列
    public void addQueue(int n) {
        if (isFull()) {
            System.out.println("队列已满.");
            return;
        }
        rear++;
        arr[rear] = n;
    }

    //获取队列数据
    public int getQueue() {
        if (isEmpty()) {
            //通过抛异常提醒
            throw new RuntimeException("队列为空，不能取数据");
        }
        front++;
        return arr[front];
    }

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

    //显示队列的头部数据  (不是取出数据)
    public int headQueue() {
        if (isEmpty()) {
            throw new RuntimeException("队列为空，不能取数据");
        }
        return arr[front + 1];
    }
}

问题与优化

数组使用一次就不能被再次使用，复用性差；

使用算法将数组改进成环形队列

环形队列

front改为指向队列的第一个元素，即为数组的第一个元素

rear改为指向队列最后一个元素的下一个位置

队列为满的条件：( rear + 1 )%maxSize == front

队列为空的条件：rear == front

队列中有效的数据个数：（rear + maxSize - front）% maxSize

class CircleArray {
    private int maxSize;  //数组的最大容量
    private int front;  //队列中的第一个元素
    private int rear;  //队列最后一个元素的下一个位置
    private int[] arr;

    public CircleArray(int arrMaxSize) {
        maxSize = arrMaxSize;
        arr = new int[maxSize];
    }

    //判断队列是否为满
    public boolean isFull() {
        return (rear + 1) % maxSize == front;
    }

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

    //判断数据到队列
    public void addQueue(int n) {
        if (isFull()) {
            System.out.println("队列已满.");
            return;
        }
        //直接将数据加入
        arr[rear] = n;
        //将rear后移，必须取余
        rear = (rear + 1) % maxSize;
    }

    //获取队列数据
    public int getQueue() {
        if (isEmpty()) {
            //通过抛异常提醒
            throw new RuntimeException("队列为空，不能取数据");
        }
        //front是指向队列的第一个元素，先将对应的值临时保存起来
        //后移front,考虑取模，防止下标越界
        //将临时变量返回
        int value = arr[front];
        front = (front + 1) % maxSize;
        return value;
    }

    //显示队列的所有数据
    public void showQueue() {
        if (isEmpty()) {
            System.out.println("队列为空");
            return;
        }
        // 思路 ： 从front开始遍历
        for (int i = front; i < front+size(); i++) {
            System.out.println("第"+i+"个数据："+arr[i%maxSize]);
        }
    }

    //显示队列的头部数据  (不是取出数据)
    public int headQueue() {
        if (isEmpty()) {
            throw new RuntimeException("队列为空，不能取数据");
        }
        return arr[front];
    }

    //当前队列有效数据的个数
    public int size(){
        return (rear + maxSize - front)% maxSize;
    }
}

测试

 public static void main(String[] args) {

        //创建一个队列
        ArrayQueue queue = new ArrayQueue(3);
        char key = ' '; //接收用户输入
        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");
            key = scanner.next().charAt(0);//接收一个字符
            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': //取出数据
                    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': //查看队列头的数据
                    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': //退出
                    scanner.close();
                    loop = false;
                    break;
                default:
                    break;
            }
        }
        System.out.println("程序退出~~");
    }