数组模拟单向队列(Java语言实现)
队列介绍:
1.队列是一个有序列表,可以用数组或链表来实现。
2.遵循先入先出(First In First Out ,简FIFO)的原则,即:先存入队列的数据,最先取出;后存入的数据要后取出。
如图:入队列
出队列:
意图:
3.分析:一个队列类对象Queue,初始状态下,队列为空,队头指针front=-1,队尾指针rear=-1,其中front指向队列第一个元素的前一个位置,rear指向队列的最后一个元素的位置。当元素增添进队列时,front不会改变,rear会依次递增。当元素被取出队列时,front会递增,rear则不变。
4.利用数组模拟单向队列:
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上图,其中maxSize是该队列的最大容量。
因为队列的输出、输入分别是从队头、队尾来处理,因此需要两个变量front和rear分别记录队头和队尾的下表,front会随着数据的输出而改变,rear会随着数据的输入而改变。
5.当我们将数据存入队列时,需要有以下两个步骤:
(1)将rear往后移:rear+1,当front = = rear【队列为空】
(2)若rear小于队列的最大下标maxSize-1,则将数据存入rear所指的数组元素中;否则若rea r= = maxSize-1【队列满】
其他操作在代码中的有写注释~
6.代码实现:
package cn.Day02.demo1; import java.util.Scanner; /** * 使用数组模拟单向队列 */ public class ArrayQueueDemo { public static void main(String[] args) { //1.创建一个队列 ArrayQueue arrayQueue=new ArrayQueue(4); char key=' ';//获取用户输入 Scanner input=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"); System.out.println("g(get):从队列取出数据"); System.out.println("h(head):查看队列头数据"); key=input.next().charAt(0);//读取一个字符 switch (key){ case 's': arrayQueue.show(); break; case 'a': System.out.println("请输入一个数"); int value=input.nextInt(); arrayQueue.addQueue(value); break; 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; case 'h': try { int res=arrayQueue.headQueue(); System.out.printf("取出的头数据是%d\n",res); }catch (Exception e){ System.out.println(e.getMessage()); } break; case 'e': input.close(); loop=false; break; default: break; } } System.out.println("程序退出"); } } 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;//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; } //获取队列数据,出数据 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,因为front是指向队列头的前一个位置 return arr[front]; } //显示队列 public void show(){ if (isEmpty()){ System.out.println("队列是空的,无数据"); return; } for (int i = 0; i < arr.length; i++) { System.out.print(arr[i]+" "); } } //显示队列的头数据 public int headQueue(){ if (isEmpty()){ throw new RuntimeException("队列空,无数据"); } return arr[front+1]; } }
7.问题分析并优化
(1)目前数组使用一次就不能用了,没有达到复用的效果
(2)将这个数组使用算法,改进成一个环形的数组
详情见下一篇
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