数组模拟队列思路分析及代码实现

数组模拟队列

队列

1. 队列是一个有序列表，可以用数组或链表来实现。
2. 遵循先入先出原则。即：先存入队列的数据，要先取出来。

数组模拟思路分析

• 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。
  
• 当我们将数据存入队列时称为“addQueue”，addQueue的处理步骤需要两个：

1. 将尾指针后移：rear+1，当front==rear（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（队列满）

代码实现

package com.queue;

import java.util.Queue;
import java.util.Scanner;

public class ArrayQueueDemo {

	public static void main(String[] args) {
		// 测试
		// 创建一个队列
		ArrayQueue queue = new ArrayQueue(3);
		char key = ' ';// 接受用户输入
		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':
				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':// 查看队列头数据
				try {
					int res = queue.headQueue();
					System.out.printf("取出的头数据是%d\n", res);
				} catch (Exception e) {
					System.out.println(e.getMessage());
				}
				break;
			case 'e':// 退出程序
				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; // 指向队列头部，分析出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) {
		// 判断队列是否为满
		if (isFull()) {
			System.out.println("队列满，不能加人数据");
			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++;// 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("队列空的，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，注意不是取数据
	public int headQueue() {
		// 判断
		if (isEmpty()) {
			// 通过抛出异常
			throw new RuntimeException("队列空，没有数据");
		}
		return arr[front + 1];
	}
}