队列——使用数组模拟队列

  1、引入

• 队列的使用场景：以下图银行排队，先来先取号排队，后来后取号，当窗口有空位时，便按顺序办理业务。

       

 

 

 

2、队列

• 队列介绍：队列是一个有序列表，能够使用数组或者链表实现
• 遵循先入先出的原则。 即先存入列表的数据要先取出，后存入的要后取出。
• 使用数组模拟队列示意图：

       

 

 

 　　　思路分析：上图front指向队列的头部，rear指向队列的尾部。当有数据输入时，队列的头部不懂，尾部向上移，当rear = maxSize - 1 时，队列满，没法再加入数据；当有数据       输出时，队列的尾部不动，头部上移，也就是取出先加入的数据，再取出后加入的数据，当 rear = front 时，队列空，此时没法再取出数据。用数组模拟队列时front 和 rear 均初始       化为-1。 

3、代码实现队列添加和取出数据

import java.util.Scanner;

public class ArrayQueueDemo {

    public static void main(String[] args) {
        // 测试一把
        //建立一个队列
        ArrayQueue arrayQueue = new ArrayQueue(3);
        char key = ' '; //接收用户输入
        Scanner scanner = new Scanner(System.in); //扫描器
        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':
                arrayQueue.showQueue();
                break;
            case 'a':
                System.out.println("请输入一个数据：");
                int value = scanner.nextInt();
                arrayQueue.addQueue(value);
                break;
            case 'g':
                try {
                    int res = arrayQueue.getQueue();
                    System.out.printf("取出的数据为：%d\n",res);
                }catch(Exception e) {
                    System.out.println(e.getMessage());
                }
                break;
            case 'h':
                try {
                    int res = arrayQueue.headQueue();
                    System.out.printf("队列头的数据为：%d\n",res);
                }catch(Exception e) {
                    System.out.println(e.getMessage());
                }
                break;
            case 'e':
                scanner.close();
                loop = false; 
                System.out.println("程序退出");
                break;
                 
            }
        
        }

    }
    
    
}

//使用数组模拟队列-编写一个ArrayQueue类
class ArrayQueue{
    private int maxSize; //表示数组的最大容量
    private int front; //队列头
    private int rear;  //队列尾
    private int[] arr; //该数组用于存放数据，模拟队列
    
    //建立队列的构造器
    public ArrayQueue(int arrMaxSize) {
        maxSize = arrMaxSize;
        arr = new int[maxSize];
        front = -1; //指向队列头部，front是指向队列头的前一个位置
        rear = -1; // 指向队列尾，指向队列尾的数据（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) {
        // 判断队列是否已满
        if(isFull()) {
            System.out.println("队列满，不能加入");
            return;
        }
        rear++; //让rear后移
        arr[rear] = n;
    }
    
    //获取队列的数据，出队列
    public int getQueue() {
        // 判断队列是否空
        if(isEmpty()) {
            // 经过抛出异常
            throw new RuntimeException("队列空，不能取数据");    
        }
        front++;  //让front后移
        return arr[front];
    }
    
    // 显示队列的全部数据
    public void showQueue() {
        //遍历 
        if(isEmpty()) {
            System.out.println("队列空的，没有数据");
            return;
        }
        for (int i = front+1 ; i < rear + 1; i++) {
            System.out.printf("arr[%d] = %d\n", i,arr[i]);
        }
    }
    
    //显示队列的头数据，注意不是取出数据
    public int headQueue() {
        if(isEmpty()) {
            throw new RuntimeException("队列空的，没有数据");
        }
        return arr[front+1];
    }
    
}
    

View Code

 

4、问题分析及解决

        用数组模拟队列会存在一个问题：当存入数据，并将数据取出后，发现数组没法再从新存入数据，即数组没法被复用。所以下一篇会讲讲数组当作是环形的，构建一个环形队列，以达到复用的目的。