数据结构--队列（Java实现）

数据结构--队列（Java实现）

博客说明

文章所涉及的资料来自互联网整理和个人总结，意在于个人学习和经验汇总，如有什么地方侵权，请联系本人删除，谢谢！

简介

队列是一种特殊的线性表，特殊之处在于它只允许在表的前端（front）进行删除操作，而在表的后端（rear）进行插入操作，和栈一样，队列是一种操作受限制的线性表。进行插入操作的端称为队尾，进行删除操作的端称为队头。

队列是一个有序列表，可以用数组或是链表来实现，遵循先进先出的原则

数组实现队列

图解

在这里插入图片描述

思考

1、front、real的初始值为-1，最大值为MaxSize

2、对列空的条件：rear = front

3、队列满的条件：real = MaxSize-1

代码实现

package queue;

import com.sun.source.tree.BreakTree;

import java.util.Iterator;
import java.util.Scanner;

public class ArrayQueue {
    public static void main(String[] args) {
        //创建一个对象
        Array queue = new Array(3);
        char key = ' ';
        Scanner scanner = new Scanner(System.in);
        boolean loop = true;
        while (loop){
            System.out.println("请输入字符操作");
            System.out.println("输入s：显示队列");
            System.out.println("输入a:添加数据");
            System.out.println("输入g:取出数据");
            System.out.println("输入h:查看队列头");
            System.out.println("输入e:退出程序");
            key = scanner.next().charAt(0); //接收一个字符
            switch (key){
                case 's':
                    queue.showQueue();
                    break;
                case 'a':
                    System.out.println("请输入一个数");
                    int value = scanner.nextInt();
                    queue.addQueue(value);
                    break;
                case 'g':
                    try {
                        int res = queue.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 = queue.headQueue();
                        System.out.printf("队列头的数据是%d\n",res);
                    }catch (Exception e){
                        System.out.println(e.getMessage());
                    }
                    break;
                case 'e':
                    scanner.close();
                    loop = false;
                    break;
                default:
                    break;
            }
        }
        System.out.println("程序退出");
    }
}

//使用数组模拟队列
class Array{
    private int maxSize; //表示最大的容量
    private int front;  //对列头
    private int rear;   //队列尾
    private int[] arr;    //存放数据

    //创建队列的构造器
    public Array(int arrMaxSize){
        maxSize = arrMaxSize;
        arr = new int[maxSize];
        front = -1;  //指向队列头
        rear = -1;   //指向队列尾
    }

    //判断队列是否满了
    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){
        if (isFull()){
            System.out.println("队列满了，不能加数据了");
            return;
        }
        rear++;  //rear后移
        arr[rear] = n;
    }

    //获取队列的数据
    public int getQueue(){
        if (isEmpty()){
            throw new RuntimeException("队列为空，不能取数据");
        }
        front++;  //front后移
        return arr[front];
    }

    //显示队列的所有数据
    public void showQueue(){
        //遍历
        if (isEmpty()){
            throw new RuntimeException("队列为空，不能取数据");
        }
        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
    public int headQueue(){
        if (isEmpty()){
            throw new RuntimeException("队列为空，不能取数据");
        }
        return arr[front + 1];
    }
}

测试

image

注意需要先添加数据，才能查到哟。

缺陷

数组只能用一次

使用数组模拟环形数组

图解

在这里插入图片描述

思考

1、font初始值为0，即为队列的第一个元素

2、real初始值为0，设为队列的最后一个元素的后一个元素，（会空出来一个位置作为约定）

3、对列满的条件：（real +1）mod MaxSize = front

4、队列空的条件：real = front

5、队列有效数据的个数：（real+MaxSize-front）mod MaxSize

代码

package queue;

import java.util.Scanner;

public class CricleArrayQueue {
    public static void main(String[] args) {
        //创建一个对象
        CricleArray queue = new CricleArray(4);  //有效数据为3
        char key = ' ';
        Scanner scanner = new Scanner(System.in);
        boolean loop = true;
        while (loop){
            System.out.println("请输入字符操作");
            System.out.println("输入s：显示队列");
            System.out.println("输入a:添加数据");
            System.out.println("输入g:取出数据");
            System.out.println("输入h:查看队列头");
            System.out.println("输入e:退出程序");
            key = scanner.next().charAt(0); //接收一个字符
            switch (key){
                case 's':
                    queue.showQueue();
                    break;
                case 'a':
                    System.out.println("请输入一个数");
                    int value = scanner.nextInt();
                    queue.addQueue(value);
                    break;
                case 'g':
                    try {
                        int res = queue.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 = queue.headQueue();
                        System.out.printf("队列头的数据是%d\n",res);
                    }catch (Exception e){
                        System.out.println(e.getMessage());
                    }
                    break;
                case 'e':
                    scanner.close();
                    loop = false;
                    break;
                default:
                    break;
            }
        }
        System.out.println("程序退出");
    }
}

//使用数组模拟环形队列
class CricleArray{
    private int maxSize; //表示最大的容量
    private int front;  //对列头
    private int rear;   //队列尾
    private int[] arr;    //存放数据

    //创建队列的构造器
    public CricleArray(int arrMaxSize){
        maxSize = arrMaxSize;
        arr = new int[maxSize];
    }

    //判断队列是否满了
    public boolean isFull(){
        return (rear + 1) % maxSize == front;
    }

    //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){
        if (isFull()){
            System.out.println("队列满了，不能加数据了");
            return;
        }
        arr[rear] = n;
        rear = (rear + 1) % maxSize;  //rear后移
    }

    //获取队列的数据
    public int getQueue(){
        if (isEmpty()){
            throw new RuntimeException("队列为空，不能取数据");
        }
        int value = arr[front];
        front = (front + 1) % maxSize;//front后移
        return value;
    }

    //显示队列的所有数据
    public void showQueue(){
        //遍历
        if (isEmpty()){
            System.out.println("");
            throw new RuntimeException("");
        }
        for (int i = front; i < front+size(); i++) {
            System.out.printf("arr[%d]=%d\n",i % maxSize,arr[i % maxSize]);  //格式化输出
        }
    }

    //求出当前队列有效数据的个数
    public int size(){
        return (rear + maxSize -front) % maxSize;
    }

    //显示队列的头数据
    public int headQueue(){
        if (isEmpty()){
            throw new RuntimeException("队列为空，不能取数据");
        }
        return arr[front];
    }
}

测试

在这里插入图片描述

感谢

百度百科

万能的网络

以及勤劳的自己