Java数据结构——队列（数组模拟队列）

Java数据结构——队列（数组模拟队列）

队列
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。即：先存入队列的数据，要先取出。后存入的要后取出
示意图：(使用数组模拟队列示意图)

队列应用场景：银行叫号码排队

数组模拟队列

1. 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。
2. 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
3. rear 是队列最后元素索引
   front 是队列最前元素索引-1

数组模拟队列代码示例

package com.atguigu.queue;

import java.util.Scanner;

/**
 * @author JiangDong
 * @date 2020/8/21 - 13:52
 */
public class ArrayQueueDemo {
     
    public static void main(String[] args) {
     
        //测试
        //创建一个队列
        ArrayQueue arrayQueue = new ArrayQueue(3); // Alt+Shift+l
        char key =' ';//接收用户输入
        Scanner scanner = new Scanner(System.in);
        boolean loop = true;
        //输出一个菜单
        while (loop){
     
            //菜单
            System.out.println();
            System.out.println("《队列操作小系统菜单》");
            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");
            System.out.println();
            System.out.println();
            System.out.print("请输入对应的服务字符(s,e,a,g,h): ");

            // 接收字符
            key = scanner.next().charAt(0);

            // 根据字符提供方法
            switch (key){
     
                // 显示队列
                case 's':
                    arrayQueue.showQueue();
                    break;

                // 添加数据到队列
                case 'a':
                    System.out.print("输入一个数:");
                    int value = scanner.nextInt();
                    arrayQueue.addQueue(value);
                    break;

                // 从队列取出数据
                case 'g':
                    try {
     
                        int res = arrayQueue.getQueue();
                        System.out.printf("取出的数据是:%d\n",res);
                    }catch (Exception e){
     
                        System.out.println(e.getMessage());
                    }
                    break;

                //查看队列头的数据
                case 'h':
                    try {
     
                        int res = arrayQueue.headQueue();
                        System.out.printf("队列头的数据是%d\n",res);
                    }catch (Exception e){
     
                        System.out.println(e.getMessage());
                    }
                    break;

                //退出
                case 'e':
                    scanner.close();
                    loop = false;
                    break;

                //退出
                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;  // 指向队列尾部，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){
     
        // 判断队列是否满
        if (isFull()){
     
            System.out.println("队列满，不能加入数据");
            return;
        }
        rear++; // 让rear后移
        arr[rear] = n;
        System.out.println("添加数据成功!");
    }

    // 获取队列的数据，出队列
    public int getQueue(){
     
        // 判断队列书是否为空
        if (isEmpty()){
     
            // 通过抛出异常处理
            throw new RuntimeException("队列空，不能取数据");
        }
        front++; // front后移
        return arr[front];
    }

    // 显示队列所有数据
    public void showQueue(){
     
       // 遍历
        if (isEmpty()){
     
            System.out.println("数组为空!");
            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,不是取出数据
    public int headQueue(){
     
        // 判断
        if (isEmpty()){
     
            System.out.println("队列为空，没有数据！");
            throw new RuntimeException("队列为空，没有数据！");
        }
        return arr[front+1];
    }


}

数组模拟队列分析
当前数组实现的队列有明显的弊端，就是无法复用，只能使用一次。
后续会将采用其他方法，将其改成环形队列。

每一天都要有新的收获，才会与众不同。