第一版:
数组模拟队列
package com.lylicoo.queue;
public class ArrayQueue {
private int maxSize;//队列最大容量
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
public ArrayQueue(int arrSize){
maxSize=arrSize;
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,指向当前队列尾的数据(就是队列最后一个数据)
}
//判断队列是否满
public boolean isFull(){
return rear==maxSize-1;
}
//判断队列是否空
public boolean isEmply(){
return rear==front;
}
//添加数据到队列
public void addQueue(int n){
if (isFull()){
System.out.println("当前队列满,不能添加数据!");
}else{
rear++;
arr[rear]=n;
}
}
//从队列取出元素
public int getQueue(){
if (isEmply()){
//当函数需要返回值时必须有返回值或者抛出异常
// System.out.println("当前队列空,不能取出数据!");
// return 0;//万一取出的数据刚好是0呢?-1呢? 故选择抛出异常的方式
throw new RuntimeException("当前队列空,不能取出数据!");
}else{
front--;
return arr[front];
}
}
//显示队列的所有数据
public void showQueue(){
if(isEmply()){
System.out.println("当前队列为空!");
}
for (int i=0;i<arr.length;i++){
System.out.printf("arr[%d]=%d\n",i,arr[i]);
}
}
//显示队列头数据,注意不是取出数据
public int headQueue(){
if (isEmply()){
throw new RuntimeException("当前队列为空!");
}else{
return arr[front+1];
}
}
}
测试类:
package com.lylicoo.queue;
import java.util.Scanner;
public class ArrayQueueDemo {
public static void main(String[] args) {
ArrayQueue queue = new ArrayQueue(3);
Scanner sc = new Scanner(System.in);
boolean loop=true;
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):取出数据到队列");
System.out.println("e(exit):退出程序");
System.out.println("h(head):查看队列头数据");
String key = sc.nextLine();
switch(key){
case "s":
queue.showQueue();
break;
case "a":
System.out.println("请输入一个数:");
String val = sc.nextLine();
queue.addQueue(Integer.parseInt(val));
break;
case "g":
try {
int num = queue.getQueue();
System.out.println("取出的数据是:"+num);
} catch (Exception e) {
e.getMessage();
}
break;
case "e":
loop=false;
break;
case "h":
try {
int num = queue.headQueue();
System.out.println("队列头数据是:"+num);
break;
} catch (Exception e) {
e.getMessage();
}
default:
break;
}
}
System.out.println("程序退出!");
}
}
缺点:
目前数组使用一次就不能使用,未实现复用效果
优化:
将这个数组使用算法,改进成一个环形队列 取模%
第二版:
数组模拟环形队列
思路分析:
1、front变量的含义做一个调整:front指向队列的第一个元素,即arr[front]为队列的第一个元素 front=0;
2、rear变量的含义做一个调整:rear指向队列的最后一个元素的后一个位置,即预留出来一个空间(动态的)可以理解为当数组中还有一个空闲单元时就认为队列已经满了。
rear=0;
3、此时队列满的条件是:(rear+1)%maxSize=front;
如maxSzie=3,rear=2时,此时队列中只有两个元素但认为队列已满,因为是环形,所以取模 rear下标从0开始,所以要+1,画图更好理解!
4、此时队列空的条件是:rear==front;
5、此时队列中的有效数据个数是:(rear+maxSize-front)%maxSize
优化后:
package com.lylicoo.queue;
public class CircleArrayQueue {
private int maxSize;//队列最大容量
private int front;//front指向队列的第一个元素,即arr[front]为队列的第一个元素 front=0;
private int rear;//指向队列的最后一个元素的后一个位置,即预留出来一个空间 rear=0;
private int[] arr;//该数组用于存放数据,模拟队列
public CircleArrayQueue(int arrSize) {
maxSize = arrSize;
arr = new int[maxSize];
}
//判断队列是否满
public boolean isFull() {
return (rear+1)%maxSize==front;
}
//判断队列是否空
public boolean isEmply() {
return rear == front;
}
//添加数据到队列
public void addQueue(int n) {
if (isFull()) {
System.out.println("当前队列满,不能添加数据!");
} else {
arr[rear] = n;//rear指向的本来就是最后一个元素的后一个位置 故直接加入即可
//rear后移 因为考虑到是环形(前面可能有空闲单元) 故必须取模
rear=(rear+1)%maxSize;
}
}
//从队列取出元素
public int getQueue() {
if (isEmply()) {
throw new RuntimeException("当前队列空,不能取出数据!");
} else {
// return arr[front];
// front=(front+1)%maxSize;return之后程序就结束了 无法后移front
/*分析:1、先定义一个变量把arr[front]的值存下来
2、将front后移,考虑到环形 取模
3、返回之前变量中存放的arr[front]值
*/
int val=arr[front];
front=(front+1)%maxSize;
return val;
}
}
//显示队列的所有数据
public void showQueue() {
if (isEmply()) {
System.out.println("当前队列为空!");
}
for (int i = front; i < front+ sum(); i++) {
System.out.printf("arr[%d]=%d\t\n",i%maxSize,arr[i%maxSize]);
}
}
//统计当前队列中的有效元素
public int sum() {
return (rear+maxSize-front)%maxSize;
}
//显示队列头数据,注意不是取出数据
public int headQueue() {
if (isEmply()) {
throw new RuntimeException("当前队列为空!");
} else {
return arr[front];
}
}
}
测试类:
package com.lylicoo.queue;
import java.util.Scanner;
public class ArrayQueueDemo {
public static void main(String[] args) {
// ArrayQueue queue = new ArrayQueue(3);
System.out.println("测试数组模拟环形队列");
CircleArrayQueue queue=new CircleArrayQueue(4);
Scanner sc = new Scanner(System.in);
boolean loop=true;
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):取出数据到队列");
System.out.println("e(exit):退出程序");
System.out.println("h(head):查看队列头数据");
String key = sc.nextLine();
switch(key){
case "s":
queue.showQueue();
break;
case "a":
System.out.println("请输入一个数:");
String val = sc.nextLine();
queue.addQueue(Integer.parseInt(val));
break;
case "g":
try {
int num = queue.getQueue();
System.out.println("取出的数据是:"+num);
} catch (Exception e) {
e.getMessage();
}
break;
case "e":
loop=false;
break;
case "h":
try {
int num = queue.headQueue();
System.out.println("队列头数据是:"+num);
break;
} catch (Exception e) {
e.getMessage();
}
default:
break;
}
}
System.out.println("程序退出!");
}
}