尚硅谷 队列学习笔记

Posted 2021-07-18 冷血～多好

数组模拟队列

队列介绍 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。

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

数组模拟队列 出队列操作getQueue 显示队列的情况showQueue 查看队列头元素headQueue 退出系统exit

package com.queue;

import java.util.Scanner;

public class ArrayQueueDemo {
    public static void main(String[] args) {


          //测试一吧
        //创建一个队列
        ArrayQueue arrayQueue=new ArrayQueue(3);
        char key=' ';//接受用户输入
        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);//接受一个字符
            switch (key){
                case 's'://显示数据
                    arrayQueue.showQueue();
                    break;
                case 'a'://添加数据
                   System.out.println("输出一个数");
                   int value=scanner.nextInt();
                   arrayQueue.addQueue(value);
                    break;
                case 'g'://取出数据
                   try{
                      int res=arrayQueue.getQueue();
                      System.out.printf("取出数据是%d\\n",res);

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

                    }catch (Exception e){
                        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（就是队列最后一个数据

    }
    //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){
        //判断队列是否未满
        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
        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 < arr.length; i++) {
            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()){
            throw  new RuntimeException("队列空的，没有数据~~");
        }
        return arr[front+1];
    }



}

对前面的数组模拟队列的优化，充分利用数组. 因此将数组看做是一个环形的。(通过取模的方 式来实现即可)

数组模拟环形队列

思路如下：

1.front变量的含义做一个调整：front就指向队列的第一个元素，也就是说arr[front]就是队列的第一个元素front的初始值=0

2.rear变量的含义做一个调整：rear指向队列的最后一个元素的后一个位置，因为希望空出一个空间作为约定，rear的初始值=0

3.当队列满时，条件是[rear+1]%maxsize=front【满】

4。当队列为空的条件，rear==front空

5.当我们这样分析，队列中有效的数据的个数(rear+maxsize-front)%maxsize //rear=1 front=0

6.我们就可以在原来的队列上修改得到，一个环形队列

 

package com.queue;

import java.util.Scanner;

//数组模拟环形队列
public class CircleArrayQueue {
    public static void main(String[] args) {
        /*
        测试一吧
        创建一个队列
        */
        CircleArray arrayQueue=new CircleArray(4);//说明设置4，其队列的有效数据最大是3
        char key = ' ';//接受用户输入
        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);//接受一个字符
            switch (key) {
                case 's'://显示数据
                    arrayQueue.showQueue();
                    break;
                case 'a'://添加数据
                    System.out.println("输出一个数");
                    int value = scanner.nextInt();
                    arrayQueue.addQueue(value);
                    break;
                case 'g'://取出数据
                    try {
                        int res = arrayQueue.getQueue();
                        System.out.printf("取出数据是%d\\n", res);

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

                    } catch (Exception e) {
                        System.out.println(e.getMessage());
                    }
                    break;
                case 'e'://退出
                    scanner.close();
                    loop = false;
                    break;
                default:
                    break;
            }
        }
        System.out.println("程序退出");
    }
    }
    //使用组模拟环形队列-编写一个CircleArray类
    class CircleArray{
        private int maxsize;//表示数组的最大容量
        //front变量的含义做一个调整：front就指向队列的第一个元素，也就是说arr[front]就是队列的第一个元素front的初始值=0
        //front的初始值为0
        private int front;//队列头
        //.rear变量的含义做一个调整：rear指向队列的最后一个元素的后一个位置，因为希望空出一个空间作为约定，rear的初始值=0
        //rear的初始值为0
        private  int rear;//队列尾
        private int[] arr;//该数据用于存放数据，模拟队列

        public  CircleArray(int arrMaxsize){
            maxsize=arrMaxsize;
            arr=new int[maxsize];
        }

        //判断队列是否满
        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){
            //判断队列是否未满
            if(isFull()){
                System.out.println("队列满，不能加入数据");
                return;
            }
          //直接将数据加入
            arr[rear]=n;
            //将rear后移，这里必须考虑取模
            rear=(rear+1)%maxsize;
        }

        //获取队列的数据，出队列
        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");
            }
           //这里需要分析出front是指向队列的第一个元素
            //1.先把front对应的值保留到一个临时变量
            //2.将front后移
            //3.将临时变量保存的变量返回
            int value=arr[front];
            front=(front+1)%maxsize;
            return value;
        }
        //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;
            }

            //思路：从front开始遍历，遍历多少个元素
            for (int i = front; i <front+size(); i++) {
                System.out.printf("arr[%d]=%d\\n",i%maxsize,arr[i%maxsize]);
            }
        }

        //求出当前队列有效数据的个数
        public int size(){
            //rear=1;front=0;maxsize=3
            return  (rear+maxsize-front)%maxsize;
        }


        //显示队列的头数据，注意不是取出数据
        public  int headQueue(){
            //判断
            if (isEmpty()){
                throw  new RuntimeException("队列空的，没有数据~~");
            }
            return arr[front];
        }



    }