数组模拟单向队列(Java语言实现)

简介: 数组模拟单向队列(Java语言实现)

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

20190830094238154.png

出队列:


20190830094408963.png


意图:



20190830094658758.png

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

https://blog.csdn.net/weixin_43395911/article/details/100154143

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