JAVA使用数组简单模拟队列

前言

模拟的非常简单，简单到只是大概体现其思想。
高端的队列实现我也不会（逃

关于队列

队列是什么？
生活中很简单的一个例子，排队。
就说买电影票，先去的人，先买到票。后来的人，在后面排队等待。
程序中的例子，迅雷下载。
下载各种.avi时，如果有15个以上的任务需要下载，假设指定5个同时下载，那么剩下的十个就是在队列里等待，先下载的先完成。

队列就是这样一个“先进先出”、”后进后出”的数据结构。

数组模拟队列

考虑到队列的“先进先出”、”后进后出”，则需要两个变量来充当队列的头指针和尾指针，都是数组角标。


同时为了防止队列填充元素过多，我们还需要一个变量来实时更新数组中实际存在的元素个数。

具体实现的部分解析：

初始状态:
    //一个长度为3的数组
    Object[] queue = new Queue[3];
    //头尾和大小初始都为0，因为没有元素存在
    int head = 0;
    int tail = 0;
    int size = 0;

添加操作:   
    //在尾角标指向的位置添加该元素
    queue[tail] = 1;
    //然后尾角标自增指向下一个位置
    tail++;
    //因为有元素入队了，所以大小也要自增
    size++;

移除操作:   
    //只要头角标自增，此时队列头就指向了下一个位置的元素
    head++;
    //因为有元素出队，所以大小也要同步更新
    size--;
/*
此时怪异的地方出现了，添加元素时tail自增，删除元素是head自增。
它们这是无穷无尽的自增啊，会不会越界呢？
当然会。所以还需要处理头尾角标。
*/

//当空队列添加三个元素之后，三个变量的值分别是
    tail = 3;
    size =3;
    head = 0;
//然后删除一个元素，此时三个变量的值是
    tail = 3;
    size = 2;
    head = 1;

//可以看到size等于2，可以继续添加元素

//然而tail的值是3，如果按上面的方法添加元素就会报异常。

//所以我们需要改进一下

//已经知道head=1，且队列长度只有2

//这意味着第0个位置的元素是不需要的，所以我们可以使用第0个位置存储我们的第三个元素。

//代码实现，如果数组长度允许的情况下，使用取模处理尾角标，防止越界
    if(size < queue.length) {
        tail = tail % queue.length;
        queue[tail] = 3;
        tail++;
    }

//移除元素同理，需要处理角标。

具体实现代码

public class GodQueue {

    public static void main(String[] args) {
        GodQueue godQueue = new GodQueue(10);
        //添加操作
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            godQueue.add(i);
        }
        System.out.println("添加后，size = " + godQueue.size());
        //移除
        System.out.println("-------------------------------");
        while (true) {
            System.out.print(godQueue.remove());
            if (godQueue.size() != 0) {
                System.out.print(" ");
            } else {
                System.out.println();
                break;
            }
        }
        System.out.println("-------------------------------");
        System.out.println("移除后，size = " + godQueue.size());
    }


    //用于模拟队列的数组
    private Object[] myQueue;
    //队列头
    private int queueHead;
    //队列尾
    private int qeueTail;
    //队列实际元素个数
    private int queueSize;

    /**
     * 构造函数
     * @param maxSize   指定队列的最大长度
     */
    GodQueue(int maxSize) {
        myQueue = new Object[maxSize];
        queueHead = qeueTail = queueSize = 0;
    }


    /**
     * 查看队列的实际元素个数
     *
     * @return 返回队列实际元素个数
     */
    public int size() {
        return queueSize;
    }


    /**
     * 查看队列是否为空
     *
     * @return 当队列为空返回真，否则返回假
     */
    public boolean isEmpty() {
        return queueSize == 0 ? true : false;
    }


    /**
     * 查看队列中是否存在某元素
     *
     * @param o 用于查找参照的元素
     * @return 当找到该元素时返回真，否则返回假
     */
    public boolean contains(Object o) {
        for (int i = 0; i < size(); i++) {
            if (myQueue[i].equals(o)) {
                return true;
            }
        }
        return false;
    }

    /**
     * 添加一个元素到队列尾部
     *
     * @param o 要加入队列的元素
     * @return 添加成功返回真，否则返回假
     */
    public boolean add(Object o) {
        if (queueSize < myQueue.length) {
            //取模：当到达数组的末尾，从头开始
            qeueTail = qeueTail % myQueue.length;
            myQueue[qeueTail++] = o;
            //队列大小增加
            queueSize++;
        } else {
            return false;
        }
        return true;
    }

    /**
     * 清除所有元素
     */
    public void clear() {
        queueHead = queueSize = qeueTail = 0;
    }

    /**
     * 移除队列中首个入队的元素
     *
     * @return 返回被移除的元素
     */
    public Object remove() {
        if (queueSize > 0) {
            queueSize--;
            queueHead = queueHead % myQueue.length;
            return myQueue[queueHead++];
        }
        return null;
    }

    /**
     * 查询队列首个元素的内容
     *
     * @return 返回队列首元素
     */
    public Object peek() {
        if (queueSize != 0) {
            return myQueue[queueHead];
        }
        return null;
    }

    /**
     * 根据角标返回队列的元素
     *
     * @param i 队列位置
     * @return 返回队列中第i个元素
     */
    public Object get(int i) {
        i = (queueHead + i) % myQueue.length;
        return myQueue[i];
    }
}

运行结果

添加后，size = 10
-------------------------------
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
-------------------------------
移除后，size = 0

END