数组模拟队列的实现

数组模拟队列的实现

使用数组实现队列，环形队列。

• 是一个有序列表，可以用数组或链表来实现。
• 先进先出：先进队的数据，先取出；后进队的数据后取出。
• 从队尾添加数据，从队头删除数据。

数组实现队列：

class ArrayQueue{
    private int maxSize; // 表示数组的最大容量
    private int front; // 指向队头
    private int rear; // 指向队尾
    private int[] arr; // 该数组用于存放数据，模拟队列

    //创建队列的构造器
    public ArrayQueue(int maxSize){
        this.maxSize = maxSize;
        arr = new int[this.maxSize];
        front = -1; // 指向队列头部的前一个位置。
        rear = -1; // 指向队列尾部，指向队尾的数据(即就是队列最后一个数据)
    }

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

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

    //添加数据到队列
    public void addQueue(int n){
        //首先判断队列是否已满
        if(isFull()){
            System.out.println("队列已满，不能添加数据！");
            return;
        }
        rear++; //队尾后移
        arr[rear] = n; //赋值给队尾
    }

    //获取队列的数据，出队列
    public int getQueue(){
        //判断队列是否为空
        if (isEmpty()){
            //抛出异常
            throw new RuntimeException("队列为空，不能取出数据!");
        }
        front++; // 队尾后移
        return arr[front];
    }

    //显示队列的所有数据
    public void showQueue(){
        //遍历
        if (isEmpty()){
            System.out.println("队列为空，没有数据!");
            return;
        }

        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，不是取出数据
    public int headQueue(){
        //判断队列是否为空
        if (isEmpty()){
            throw new RuntimeException("队列为空，没有数据！");
        }

        return arr[front + 1];
    }

}

以上代码存在的问题：定义的数组只能使用一次，不能重复使用。解决方案：用数组模拟环形队列。

数组模拟环形队列的实现：

//使用数组模拟环形队列代码实现
/*
 * 思路如下：
 * 1. front 变量指向队列的第一个元素位置；front 初始值为0
 * 2. rear 变量指向队列的最后一个元素位置的后一个位置,因为希望空出一个空间做为约定； rear 初始值为0
 * 3. 队满的条件：(rear + 1) % maxSize == front;
 * 4. 队空的条件：rear == front;
 * 5. 队列中有效的数据的个数：(rear + maxSize - front) % maxSize
 */
class CircleArray {
    private int maxSize; // 表示数组的最大容量
    private int front; // front 就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 初始值为0
    private int rear; // rear 指向队列最后一个元素位置的下一个位置。  rear 初始值为0
    private int[] arr; // 该数组用于存放数据, 模拟队列

    //创建队列的构造器
    public CircleArray(int maxSize) {
        this.maxSize = maxSize;
        arr = new int[this.maxSize];
    }

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

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

    //添加数据到队列
    public void addQueue(int n) {
        //首先判断队列是否已满
        if (isFull()) {
            System.out.println("队列已满，不能添加数据！");
            return;
        }
        //直接将数据加入
        arr[rear] = n;
        //将 rear 后移，需要考虑取模
        rear = (rear + 1) % maxSize;
    }

    //获取队列的数据，出队列
    public int getQueue() {
        //判断队列是否为空
        if (isEmpty()) {
            //抛出异常
            throw new RuntimeException("队列为空，不能取出数据!");
        }
        //直接取出数据
        int value = arr[front];
        //front 后移，需要取模
        front = (front + 1) % maxSize;
        return value;
    }

    //显示队列的所有数据
    public void showQueue() {
        //遍历
        if (isEmpty()) {
            System.out.println("队列为空，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]);
        }
    }

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

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