数据结构_线性机构(队列)
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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了数据结构_线性机构(队列)相关的知识，希望对你有一定的参考价值。
队列
介绍
- 队列是一个有序列表，可以用数组或者链表实现
- 遵循先进先出原则
数组模拟队列
- 队列本身是有序列表，maxSize为队列最大容量
- 需要两个front，rear随着数据输入而改变
- rear是队尾，front为队头
队列入队为addQueue，
addQueue处理
- 尾指针后移，rear+1，当front == rear时，队列为空
- 若尾指针rear小于队列的最大下标maxSize - 1，则将数据存入rear所指的数组元素中，否则无法存入数据。 当 rear == maxSize - 1时，队列满
实现
初始
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; //存放数据（模拟队列）
public ArrayQueue(int arrMaxSize) {
maxSize = arrMaxSize;
arr = new int[maxSize];
front = -1; //指向队列头部（不包含，前一个位置）
rear = -1; //指向队列尾部（具体的位置，最后一个数）
}方法：队列是否满
public boolean isFull() {
return rear == maxSize - 1;
}方法：队列是否为空
public boolean isEmpty() {
return rear == front;
}方法：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++; //rear后移
arr[rear] = n;
}方法：出队列
public int getQueue() {
//判断队列是否为空
if(isEmpty()) {
//抛出异常
throw new RuntimeException("队列为空");
}
front++; //front后移
return arr[front];
}方法：显示数据
public void showQueue() {
//遍历
if(isEmpty()) {
System.out.println("队列为空，没有数据");
return;
}
for(int i = 0; i < arr.length; i++) {
System.out.printf("arr = [%d] = %d
", i, arr[i]);
}
}方法：显示头数据
public int headQueue() {
//判断是否为空
if(isEmpty()) {
throw new RuntimeException("队列为空");
}
return arr[front + 1]; //front本身指向队列前一位
}测试
package cn.imut.array;
import java.util.ArrayList;
import java.util.Scanner;
public class ArrayQueueTest {
public static void main(String[] args) {
ArrayQueue queue = new ArrayQueue(3);
char key = ' '; //接收用户输入
Scanner sc = new Scanner(System.in);
boolean loop = true;
//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)：从队列中取出数据");
System.out.println("h(head)：查看队列头数据");
key = sc.next().charAt(0); //接收一个字符
switch (key) {
case 's':
queue.showQueue();
break;
case 'a':
System.out.println("输入一个数");
int value = sc.nextInt();
queue.addQueue(value);
break;
case 'g':
try {
int res = queue.getQueue();
System.out.printf("取出的数据是%d", res);
}catch (Exception e) {
System.out.println(e.getMessage());
}
break;
case 'h':
try {
int res = queue.headQueue();
System.out.printf("队列的头数据是%d", res);
}catch (Exception e) {
System.out.println(e.getMessage());
}
break;
case 'e':
sc.close();
loop = false;
break;
default:
break;
}
}
System.out.println("程序退出");
}
}
问题优化
- 目前数组使用一次就不能用，没有达到复用的效果
- 将这个数组使用算法，改进成一个环形的队列 取模：%
数组模拟循环队列
思路
- front变量的含义做一个调整：front就指向队列的第一个元素，初始值为0。arr[front]就是第一个元素
- rear调整：rear指向队列最后一个元素的后一个位置，可以空出一个空间作为约定.rear初始值为0
- 当队列满时，条件是（rear + 1） % maxSize = front
- 当队列为空时， rear == front 为空
- 队列中有效个数 (rear + maxSize - front) % maxSize
实现
初始值
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; //存放数据（模拟队列）构造方法，赋初始值
public CircleArrayQueueDemo(int arrMaxSize) {
maxSize = arrMaxSize;
arr = new int[maxSize];
}方法：队列是否为满
public boolean isFull() {
return (rear + 1) % maxSize == front;
}方法：队列是否为空
public boolean isEmpty() {
return rear == front;
}方法：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;
}
//直接将数据加入就可以
arr[rear] = n;
//rear后移，考虑取模
rear = (rear + 1) % maxSize;
}方法：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,考虑取模
// 3.将临时保存的变量返回
int value = arr[front];
front = (front + 1) % maxSize;
return value;
}方法：显示队列的所有数据
public void showQueue() {
//遍历
if(isEmpty()) {
System.out.println("队列为空，没有数据");
return;
}
for(int i = front; i < front + size(); i++) {
System.out.printf("arr[%d] = %d
", i % maxSize, arr[i % maxSize]);
}
}方法：求出当前队列的有效值
public int size() {
return (rear + maxSize - front) % maxSize;
}方法：显示头数据
public int headQueue() {
//判断是否为空
if(isEmpty()) {
throw new RuntimeException("队列为空");
}
return arr[front]; //front本身指向队列前一位
}测试：
package cn.imut.circlearray;
import java.util.Scanner;
public class CircleArrayQueueDemoTest {
public static void main(String[] args) {
CircleArrayQueueDemo queue = new CircleArrayQueueDemo(4); //队列有效数据最大为3
char key = ' '; //接收用户输入
Scanner sc = new Scanner(System.in);
boolean loop = true;
//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 = sc.next().charAt(0);// 接收一个字符
switch (key) {
case 's':
queue.showQueue();
break;
case 'a':
System.out.println("输出一个数");
int value = sc.nextInt();
queue.addQueue(value);
break;
case 'g': // 取出数据
try {
int res = queue.getQueue();
System.out.printf("取出的数据是%d
", 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 = queue.headQueue();
System.out.printf("队列头的数据是%d
", res);
} catch (Exception e) {
// TODO: handle exception
System.out.println(e.getMessage());
}
break;
case 'e': // 退出
sc.close();
loop = false;
break;
default:
break;
}
}
System.out.println("程序退出~~");
}
}
以上是关于数据结构_线性机构(队列)的主要内容，如果未能解决你的问题，请参考以下文章