2.队列

一、定义

• 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

二、模拟思路

• 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

三、入队出队操作模拟

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：

• 将尾指针往后移：rear+1 , 当 front == rear 时，队列为空

• 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时，队列满

注意：front指向的是队列首元素的前一个位置

实现代码

public class Demo3 {
   public static void main(String[] args) {
      ArrayQueue queue = new ArrayQueue(5);
      queue.addNum(1);
      queue.addNum(2);
      queue.addNum(3);
      queue.addNum(4);
      queue.addNum(5);
      System.out.println(queue.getNum());
      queue.showQueue();
   }
}

class ArrayQueue {
   //队列的大小
   int maxSize;
   //用数组来实现队列
   int[] arr;
   //指向队列首元素的前一个位置
   int front;
   //指向队列的尾元素
   int rear;

   public ArrayQueue(int maxSize) {
      this.maxSize = maxSize;
      arr = new int[this.maxSize];
      //front指向队列首元素的前一个位置
      front = -1;
      rear = -1;
   }


   public boolean isFull() {
      return rear == maxSize - 1;
   }


   public boolean isEmpty() {
      return front == rear;
   }


   public void addNum(int num) {
      if(isFull()) {
         System.out.println("队列已满，无法在进行入队操作");
         return;
      }
      //队尾标记后移，指向要放入的元素的位置
      rear++;
      arr[rear] = num;
   }

   public int getNum() {
      if(isEmpty()) {
         throw new RuntimeException("队列为空，无法出队");
      }
      //队首标记后移，指向队首元素
      System.out.print("出队元素是：");
      front++;
      return arr[front];
   }

   public void showQueue() {
      if(isEmpty()) {
         throw new RuntimeException("队列为空，无法遍历");
      }
      System.out.println("遍历队列");
      //从front+1开始读取元素
      for(int start = front+1; start<=rear; start++) {
         System.out.println(arr[start]);
      }
   }
}Copy

运行结果

出队元素是：1
遍历队列
2
3
4
5Copy

四、环形队列

思路：

• front变量指向队首元素，初值为0
• rear变量指向队尾元素的下一个元素，初值为0。规定空出一个位置
• 队列为空的判定条件：front == rear
• 队列为满的判定条件：(rear + 1) % maxSize == front
• 队列中有效元素的个数：(rear - front + maxSize) % maxSize
• 入队和出队时，都需要让标记对maxSize取模

代码

public class Demo4 {
   public static void main(String[] args) {
      ArrayAroundQueue aroundQueue = new ArrayAroundQueue(5);
      aroundQueue.addNum(1);
      aroundQueue.addNum(2);
      aroundQueue.addNum(3);
      aroundQueue.addNum(4);
      aroundQueue.showQueue();
      System.out.println(aroundQueue.getNum());
      System.out.println(aroundQueue.getNum());
      aroundQueue.addNum(5);
      aroundQueue.addNum(6);
      aroundQueue.showQueue();
      aroundQueue.getHead();
   }
}

class ArrayAroundQueue {
   //队列的大小
   int maxSize;
   //用数组来实现队列
   int[] arr;
   //指向队列首元素的前一个位置
   int front;
   //指向队列的尾元素
   int rear;

   public ArrayAroundQueue(int maxSize) {
      this.maxSize = maxSize;
      arr = new int[this.maxSize];
      //front指向队列首元素的前一个位置
      front = 0;
      rear = 0;
   }


   public boolean isFull() {
      return (rear+1)%maxSize == front;
   }


   public boolean isEmpty() {
      return front == rear;
   }


   public void addNum(int num) {
      if(isFull()) {
         System.out.println("队列已满，无法在进行入队操作");
         return;
      }
      //先放入元素，在后移队尾标记
      arr[rear] = num;
      rear = (rear+1)%maxSize;
   }

   public int getNum() {
      if(isEmpty()) {
         throw new RuntimeException("队列为空，无法出队");
      }
      //队首标记后移，指向队首元素
      System.out.print("出队元素是：");
      int num = arr[front];
      front = (front+1)%maxSize;
      return num;
   }

   public void showQueue() {
      if(isEmpty()) {
         throw new RuntimeException("队列为空，无法遍历");
      }
      System.out.println("遍历队列");
      //当front + 1 == rear时停止遍历
      int start = front;
      while(start != rear) {
         System.out.println(arr[start]);
         //移动到下一个元素
         start = (start+1)%maxSize;
      }
   }

   public void getHead() {
      if(isEmpty()) {
         throw new RuntimeException("队列为空");
      }

      System.out.println("队首元素为："+arr[front]);
   }
}Copy

运行结果

遍历队列
1
2
3
4
出队元素是：1
出队元素是：2
遍历队列
3
4
5
6
队首元素为：3

标签：队列,int,maxSize,front,public,rear
来源： https://www.cnblogs.com/55zjc/p/15972120.html