3.数据结构和算法[队列]

概述

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
3. 示意图:(使用数组模拟队列示意图)

数组模拟队列

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

class ArrayQueue(arrMaxSize: Int) { 
  val maxSize: Int = arrMaxSize
  val array = new Array[Int](arrMaxSize)
  var front: Int = -1
  var rear: Int = -1
}
// rear 是队列最后[含]
// front 是队列最前元素[不含]

方法：
出队列操作getQueue
显示队列的情况showQueue
查看队列头元素headQueue 求余方法：(rear + 1) % maxSize
队列是否满：(rear + 1) % maxSize == front
队列是否为空：rear == front
添加数据到队列：arr[rear] = n;rear = (rear + 1) % maxSize;
获取队列的数据：int value = arr[front];front = (front + 1) % maxSize;

class CircleArray {
	private int maxSize; // 表示数组的最大容量
	//front 变量的含义做一个调整： 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 队列头 的初始值 = 0
	private int front; 
	//rear 变量的含义做一个调整：rear 指向队列的最后一个元素的后一个位置. 因为希望空出一个空间做为约定.
	//rear 的初始值 = 0
	private int rear; // 队列尾
	private int[] arr; // 该数据用于存放数据, 模拟队列
	public CircleArray(int arrMaxSize) {
		maxSize = arrMaxSize;
		arr = new int[maxSize];
	}
	// 判断队列是否满
	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) {
		// 判断队列是否满
		if (isFull()) {
			System.out.println("队列满，不能加入数据~");
			return;
		}
		//直接将数据加入
		arr[rear] = n;
		//将 rear 后移, 这里必须考虑取模
		rear = (rear + 1) % maxSize;
	}
	// 获取队列的数据, 出队列
	public int getQueue() {
		// 判断队列是否空
		if (isEmpty()) {
			// 通过抛出异常
			throw new RuntimeException("队列空，不能取数据");
		}
		// 这里需要分析出 front是指向队列的第一个元素
		// 1. 先把 front 对应的值保留到一个临时变量
		// 2. 将 front 后移, 考虑取模
		// 3. 将临时保存的变量返回
		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("队列空的，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() {
		// rear = 2
		return (rear + maxSize - front) % maxSize;   
	}
	// 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];
	}
}