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队列

队列介绍

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
示意图：(使用数组模拟队列示意图)

数组模拟队列（一）

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

数组模拟队列（二）

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：

思路分析：

1）将尾指针往后移：rear+1，当front==rear 【队列为空】

2）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【队列为满】

3）rear是队列最后一个元素

4）front是队列最前元素(默认下标为-1)

数组模拟队列

代码实现

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; //改数组用于存放数据，模拟队列

    public ArrayQueue(int arrMaxSize){
        maxSize = arrMaxSize;
        arr = new int[maxSize];
        front = -1; //指向队列头部，分许出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)
    }
    
    //判断队列是否为空
    public boolean isEmpty(){
        return rear == front;
    }
    
    //判断队列是否满
     public boolean isFull(){
        return rear == maxSize -1;
     }

     //添加数据到队列
    public void addQueue(int n){
        if(isFull()){
            System.out.println("队列满,不能加入数据~");
        }
        rear ++;
        arr[rear] = n;
    }

    //获取队列的数据，出队列
    public int getQueue(){
        if(isEmpty()){
            throw new RuntimeException("队列空，不能取数据");
        }
        front++;
        return arr[front];
    }

    //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，没有数据~~");
        }
        return arr[front + 1];
    }

    //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]);
        }
    }
    //如果想要只打印出未出队列的数据
    //就用for(int i = front + 1; i <= rear; i++) front值是未出队列的前一个值的下标
}


//测试数组模拟队列
public class ArrayQueueDemo{
    public static void main(String[] args) {
        ArrayQueue queue = 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("a(add):添加数据到队列");
            System.out.println("g(get):从队列取出数据");
            System.out.println("e(exit):退出程序");
            System.out.println("h(head):查看队列头的数据");
            key = scanner.next().charAt(0);
            switch (key){
                case 's':
                    queue.showQueue();
                    break;
                case 'a':
                    System.out.println("输入一个数");
                    int value = scanner.nextInt();
                    queue.addQueue(value);
                    break;
                case 'g'://取出数据
                    try{
                        int res = queue.getQueue();
                        System.out.printf("取出的数据是%d\n",res);
                    }catch (Exception e){
                        System.out.println(e.getMessage());
                    }
                    break;
                case 'h'://显示队列的头数据
                    try{
                        System.out.println();  int res = queue.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~~");
    }
}

问题分析并优化

1）虽然数组模拟队列简单又快捷，但也有不好之处

2）目前数组使用一次就不能用，没有达到复用的效果

3）将这个数组使用算法，改进成一个环形的队列 【取模：%】

队列之数组模拟队列

队列