2019-7 -3 [Java数据结构与算法] 2.数组模拟队列与环形队列

1.队列

2.队列介绍

3.数组模拟队列 分析

4.数组模拟队列 方法

5.代码实现：

import java.util.Scanner;

public class ArraysQueue {

	public static void main(String[] args) {
	//测试
	//创建一个队列
		ArrayQueue arrayQueue = new ArrayQueue(3);
		char key ;
		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):从队列里取数据");
			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':
				arrayQueue.showQueue();
				break;
			case 'a':
				System.out.println("请输入一个数字");
				int value = scanner.nextInt();
				arrayQueue.addQueue(value);
				break;
			case 'g'://取出数据
				try {
					int res = arrayQueue.getQueue();	
					System.out.printf("去除的数据时%d\n",res);
				} catch (Exception e) {
					// TODO: handle exception
					System.out.println(e.getMessage());
				}
				break;
			case 'h'://查看队列头
				try {
					int res = arrayQueue.headQueue();
					System.out.printf("队列头的数据时%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=编写一个ArraysQueue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;//front指向队列头部的前一个位置，因为-1所以不包括第一个。
		rear = -1;//指向队列尾，指向队列的数据（就是队列的最后一个数据，包含队列的最后一个数据）
	}
	
//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;
	}
	
//判断数据到队列
	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;
		}
		rear ++;//让rear 后移
		arr[rear] = n;
	}
	
//获取队列的数据，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，注意不是取出数据
	public int headQueue() {
		//判断
		if (isEmpty()) {
			throw new RuntimeException("队列空，不能取数据");
		}
		return arr [front + 1];
	}
}

6.代码效果

s(show):显示队列
e(exit):退出程序
a(add):添加数据到队列
g(get):从队列里取数据
h(head):查看队列头的数据
s
队列空的，没有数据~~
s(show):显示队列
e(exit):退出程序
a(add):添加数据到队列
g(get):从队列里取数据
h(head):查看队列头的数据
a
请输入一个数字
10
s(show):显示队列
e(exit):退出程序
a(add):添加数据到队列
g(get):从队列里取数据
h(head):查看队列头的数据
a
请输入一个数字
20
s(show):显示队列
e(exit):退出程序
a(add):添加数据到队列
g(get):从队列里取数据
h(head):查看队列头的数据
a
请输入一个数字
30
s(show):显示队列
e(exit):退出程序
a(add):添加数据到队列
g(get):从队列里取数据
h(head):查看队列头的数据
s
arr[0]=10
arr[1]=20
arr[2]=30
s(show):显示队列
e(exit):退出程序
a(add):添加数据到队列
g(get):从队列里取数据
h(head):查看队列头的数据
g
去除的数据时10
s(show):显示队列
e(exit):退出程序
a(add):添加数据到队列
g(get):从队列里取数据
h(head):查看队列头的数据
s
arr[0]=10
arr[1]=20
arr[2]=30
s(show):显示队列
e(exit):退出程序
a(add):添加数据到队列
g(get):从队列里取数据
h(head):查看队列头的数据
h
队列头的数据时20
s(show):显示队列
e(exit):退出程序
a(add):添加数据到队列
g(get):从队列里取数据
h(head):查看队列头的数据
e
程序退出~~

7.环形队列

8.数组模拟环形队列 分析

9.数组模拟环形队列 方法

10.代码实现

import java.util.Scanner;
import javax.swing.plaf.synth.SynthStyleFactory;
public class CirecleArrrayQueue {

	public static void main(String[] args) {
//	测试
	System.out.println("测试环形队列是否可用");
	//创建一个环形队列
//	设置4，但是其队列有效的最大空间为3
	CircleArray arrayQueue = new CircleArray(4);
	char key ;
	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):从队列里取数据");
		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':
			arrayQueue.showQueue();
			break;
		case 'a':
			System.out.println("请输入一个数字");
			int value = scanner.nextInt();
			arrayQueue.addQueue(value);
			break;
		case 'g'://取出数据
			try {
				int res = arrayQueue.getQueue();	
				System.out.printf("去除的数据时%d\n",res);
			} catch (Exception e) {
				// TODO: handle exception
				System.out.println(e.getMessage());
			}
			break;
		case 'h'://查看队列头
			try {
				int res = arrayQueue.headQueue();
				System.out.printf("队列头的数据时%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~~");

	}
}

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]
//	front 的初始值 = 0
	private int front;//队列头
//	rear 变量的含义做一个调整：front 就指向队列的最后一个元素的后一个位置，因为希望空出一个位置
//	rear 的初始值 = 0
	private int rear;//队列尾
	private int[] arr;//该数组用于存放数据，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;
	}
	
	//判断数据到队列
	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() {
		//判断队列是否为空
		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 对应的值保存到一个临时变量
//		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() {
		//遍历
		if (isEmpty()) {
			System.out.println("队列空的，没有数据~~");
			return;
		}
//		思路：从front开始遍历，遍历多少个元素
//		
		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 = 1
//		front = 0
//		maxSize = 3
		return (rear + maxSize - front) % maxSize;
	}
	
	//显示队列的头数据，注意不是取出数据
	public int headQueue() {
		//判断
		if (isEmpty()) {
			throw new RuntimeException("队列空，不能取数据");
		}
		return arr [front];
	}	
}

11.代码效果

测试环形队列是否可用
s(show):显示队列
e(exit):退出程序
a(add):添加数据到队列
g(get):从队列里取数据
h(head):查看队列头的数据
a
请输入一个数字
10
s(show):显示队列
e(exit):退出程序
a(add):添加数据到队列
g(get):从队列里取数据
h(head):查看队列头的数据
a
请输入一个数字
30
s(show):显示队列
e(exit):退出程序
a(add):添加数据到队列
g(get):从队列里取数据
h(head):查看队列头的数据
a
请输入一个数字
50
s(show):显示队列
e(exit):退出程序
a(add):添加数据到队列
g(get):从队列里取数据
h(head):查看队列头的数据
s
arr[0]=10
arr[1]=30
arr[2]=50
s(show):显示队列
e(exit):退出程序
a(add):添加数据到队列
g(get):从队列里取数据
h(head):查看队列头的数据
g
去除的数据时10
s(show):显示队列
e(exit):退出程序
a(add):添加数据到队列
g(get):从队列里取数据
h(head):查看队列头的数据
s
arr[1]=30
arr[2]=50
s(show):显示队列
e(exit):退出程序
a(add):添加数据到队列
g(get):从队列里取数据
h(head):查看队列头的数据
h
队列头的数据时30
s(show):显示队列
e(exit):退出程序
a(add):添加数据到队列
g(get):从队列里取数据
h(head):查看队列头的数据
e
程序退出~~