数据结构与算法（第二天）

银行排队问题（队列）

队列：有序列表，可以用数组或链表来实现。先入先出

maxSize  队列的最大容量
front 头部  通常是指第一个元素的前一个
rear 尾部  通常是指最后一个元素

代码实现

package com.liaojia.queue;

import java.util.Scanner;

public class ArrayQueueDemo {

	public static void main(String[] args) {
		// TODO Auto-generated method stub
		// 测试
		// 创建一个队列
		ArrayQueue arrayQueue = 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): 从队列中取数据");
			System.out.println("h(head): 查看队列头数据");
			
			key = scanner.next().charAt(0); // 接收一个字符
			switch (key)
			{
			case 's':
				arrayQueue.showQueue();
				break;
			case 'a':
				System.out.println("输出一个数");
				int value = scanner.nextInt();
				arrayQueue.addQueue(value);
				break;
			case 'g':
				try
				{
					int res = arrayQueue.getQueue();
					System.out.printf("取出的数据是%d\n", res);
				}
				catch (Exception e)
				{
					System.out.println(e.getMessage());
				}
				break;
			case 'h':
				try
				{
					int res = arrayQueue.headQueue();
					System.out.printf("队列的头数据是%d\n", res);
				}
				catch (Exception e)
				{
					System.out.println(e.getMessage());
				}
				break;
			case 'e':
				scanner.close();
				loop = false;
				break;
			default:
				break;
			}
		}
		
		System.out.println("程序退出");
	}
}

 // 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
	
	// 创建队列的构造器
	public ArrayQueue(int arrMaxSize)
	{
		maxSize = arrMaxSize;
		arr = new int[maxSize];
		front = -1;
		rear = -1;
	}
	
	// 判断队列为满
	public boolean isFull()
	{
		return rear == maxSize - 1;
	}
	
	// 判断队列为空
	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！");
			return;
		}
		rear++; // 让rear后移
		arr[rear] = n;
	}
	
	// 获取队列数据，出队列
	public int getQueue()
	{
		// 判断队列是否为空
		if(isEmpty())
		{
			// 通过抛出异常
			throw new RuntimeException("队列空，不能取数据");
		}
		front++; //让front后移
		return arr[front];
	}
	
	// 显示队列的所有数据
	public void showQueue()
	{
		// 遍历
		if(isEmpty())
		{
			System.out.println("队列空，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，注意不是取出数据
	public int headQueue()
	{
		// 判断为空
		if(isEmpty())
		{
			throw new RuntimeException("队列空的，没有数据");
		}
		return arr[front + 1];
	}
}

问题和不足

目前数组使用过一次就不能使用了，没有达到复用的效果。

改进

将这个数组使用算法，改进成一个环形的队列，主要方法是取模： %。

环形队列的主要实现思想

将头部指针改为指向队列的第一个元素，尾部指针改为指向队列的最后一个元素的后一个。