JAVA数据结构与算法——数组模拟队列代码实现

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（先存入的数据先取出）

数组模拟队列：

• 队列本身就是有序列表，如果使用数组结构来存储队列的数据，声明如下，其中maxSize是最大容量。
• 因为的输入输出是分别从前后端来处理的，因此需要用两个变量front和rear来记录队列前后端的下标，front会随着数据的输出而改变，rear随着数据的输入而改变。

思路分析：

• 判满（rear==maxSize-1）
• 判空（front==rear） 
• 加入数据，尾指针后移
• 取出数据，头指针上移

 

图1-1数组模拟队列

代码实现：

package com.jun._2_queue;

import java.util.Scanner;

import javax.management.RuntimeErrorException;

/**
 * 数组模拟队列
 * 
 * @author jun
 *
 */
public class ArrayQueueDemo {
	public static void main(String[] args) {
		// 创建一个队列
		ArrayQueue arrQueue = new ArrayQueue(3);
		char key = ' ';// 接受输入
		Scanner scanner = new Scanner(System.in);
		boolean loop = true;
		// 输出菜单
		while (loop) {
			System.out.println("e(exit):退出程序");
			System.out.println("a(add):添加数据");
			System.out.println("s(show):显示队列");
			System.out.println("g(get):从队列获取数据");
			System.out.println("h(head):查看头部数据");
			key = scanner.next().charAt(0);// 接收用户传入的一个字符
			switch (key) {
			case 's':
				arrQueue.show();
				break;
			case 'a':
				System.out.println("请输入要添加的数");
				int value = scanner.nextInt();
				arrQueue.add(value);
				break;
			case 'g':// 取数据可能会发生无数据可取的异常
				try {
					int res = arrQueue.get();
					System.out.printf("取出的数据是%d\n", res);
				} catch (Exception e) {
					// TODO: handle exception
					System.out.println(e.getMessage());
				}
				break;
			case 'h':
				try {
					int res = arrQueue.headQueue();
					System.out.printf("队列头的数据是%d\n", res);
				} catch (Exception e) {
					// TODO: handle exception
					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
class ArrayQueue {
	private int maxSize;// 数组最大容量
	private int front;// 头
	private int rear;// 尾
	private int[] arr;// 模拟数组
	// 创建队列的构造器

	public ArrayQueue(int arrMaxSize) {
		maxSize = arrMaxSize;
		arr = new int[maxSize];
		front = -1;// 指向队列头前一个位置
		rear = -1;// 指向队列尾的位置
	}

	// 判满
	public boolean isFull() {
		return rear == maxSize - 1;
	}

	// 判空
	public boolean isEmpty() {
		return rear == front;
	}

	// 入队（添加数据）
	public void add(int n) {
		if (isFull()) {
			System.out.println("队列已满");
			return;
		}
		rear++;// 后移
		arr[rear] = n;
	}

	// 出队（获取数据）
	public int get() {
		if (isEmpty()) {
			// 通过抛出异常来处理
			throw new RuntimeException("队列为空");// 跳出
		}
		front++;
		return arr[front];
	}

	// 显示队列数据
	public void show() {
		if (isEmpty()) {
			System.out.println("队列为空，无法遍历");
		}
		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
	public int headQueue() {
		if (isEmpty()) {
			System.out.println("队列为空，无法遍历");
		}
		return arr[front + 1];
	}

}

结果输出： 

e(exit):退出程序
a(add):添加数据
s(show):显示队列
g(get):从队列获取数据
h(head):查看头部数据
s
队列为空，无法遍历
arr[0]=0
arr[1]=0
arr[2]=0
e(exit):退出程序
a(add):添加数据
s(show):显示队列
g(get):从队列获取数据
h(head):查看头部数据

a
请输入要添加的数
10
e(exit):退出程序
a(add):添加数据
s(show):显示队列
g(get):从队列获取数据
h(head):查看头部数据

a
请输入要添加的数
20
e(exit):退出程序
a(add):添加数据
s(show):显示队列
g(get):从队列获取数据
h(head):查看头部数据

a
请输入要添加的数
30
e(exit):退出程序
a(add):添加数据
s(show):显示队列
g(get):从队列获取数据
h(head):查看头部数据

s
arr[0]=10
arr[1]=20
arr[2]=30
e(exit):退出程序
a(add):添加数据
s(show):显示队列
g(get):从队列获取数据
h(head):查看头部数据

a
请输入要添加的数
40
队列已满
e(exit):退出程序
a(add):添加数据
s(show):显示队列
g(get):从队列获取数据
h(head):查看头部数据
g
取出的数据是10
e(exit):退出程序
a(add):添加数据
s(show):显示队列
g(get):从队列获取数据
h(head):查看头部数据
g
取出的数据是20
e(exit):退出程序
a(add):添加数据
s(show):显示队列
g(get):从队列获取数据
h(head):查看头部数据
g
取出的数据是30
e(exit):退出程序
a(add):添加数据
s(show):显示队列
g(get):从队列获取数据
h(head):查看头部数据
g
队列为空
e(exit):退出程序
a(add):添加数据
s(show):显示队列
g(get):从队列获取数据
h(head):查看头部数据
e
程序退出！

存在问题：

• 数据不能重复使用，当一轮数据存入、取出之后，再次存入数据会提示队列满 。
• 原因是rear和front上移之后没有取模，所以下面的数组无法取到。 

优化：

使用环形队列解决