数据结构（java）--队列1

一、我们还是依旧引入一个小例子（银行排队）：

需要取号排队，服务完下一个

二、队列介绍

1）队列是一个有序列表，可以用数组或是链表来实现

2）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

3）示意图：（使用数组模拟队列示意图）如图插入数据查询数据

三、数组模拟队列思路

队列本身是有序列表，若使用数组的结构来储存队列的数据，则队列数组的声明如下图，其中maxSize是该队列的最大容量

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会随着数据的输出而改变，而rear则是随着数据的输入而改变，如图所示：

当我们将数据存入队列时称谓“addQueue”，addQueue的处理需要有两个步骤：思路分析

1）将尾指针往后移：rear+1.当front==rear【空】

2）若尾指针rear小于队列的最大下标maxSize-1，则将数据存入rear所指的数据元素中，否则无法存入数据，rear == maxSize -1【队列满】

四、java代码实现

package com.atguigu.queue;

import java.util.Scanner;

public class ArrayQueueDemo {

    public static void main(String[] args) {
        // 测试一把
        // 创建一个队列
        ArrayQueue arrayQueue = new ArrayQueue(3);
        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) {
            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");
            key = scanner.next().charAt(0);// 接收一个字符

            switch (key) {
                case 's':
                    arrayQueue.showQueue();
                    break;  // Added break to exit the switch after each case
                case 'a':
                    System.out.println("输入一个数");
                    int value = scanner.nextInt();
                    arrayQueue.addQueue(value);  // Changed 'queue' to 'arrayQueue'
                    break;
                case 'g': // 取出数据
                    try {
                        int res = arrayQueue.getQueue();  // Changed 'queue' to 'arrayQueue'
                        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': // 查看队列头的数据
                    try {
                        int res = arrayQueue.headQueue();  // Changed 'queue' to 'arrayQueue'
                        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': // 退出
                    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ArrayQueue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; // 该数据用于存放数据，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，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;
    }

    // 获取队列的数据，出队列
    public int getQueue() {
        // 判断队列是否空
        if (isEmpty()) {
            // 通过抛出异常
            throw new RuntimeException("队列空，不能获取数据");
        }
        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 <= rear; i++) {  // Modified loop condition
            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()) {
            System.out.println("队列空的，没有数据~~");
            // Return a default value when queue is empty
            return -1;
        }
        return arr[front + 1];
    }
}

五、在运行中代码有明显的不足之处，插入数据，再取出数据后，无法插入显示队列满，而这也就引出了我们对于数组需要进行复用以及环形的队列问题，敬请期待队列2