【数据结构】之队列的java实现（一）



队列的定义：

队列（Queue）是只允许在一端进行插入，而在另一端进行删除的运算受限的线性表。



（1）允许删除的一端称为队头（Front）。

（2）允许插入的一端称为队尾（Rear）。

（3）当队列中没有元素时称为空队列。

（4）队列亦称作先进先出（First In First Out）的线性表，简称为FIFO表。

   队列的修改是依先进先出的原则进行的。新来的成员总是加入队尾，每次离开的成员总是队列头上的（不允许中途离队）。

队列的存储结构及实现

队列的顺序存储结构

（1） 顺序队列的定义：

 队列的顺序存储结构称为顺序队列，顺序队列实际上是运算受限的顺序表。

（2）顺序队列的表示：

和顺序表一样，顺序队列利用内存中一段连续的存储空间来存放当前队列中的元素。

由于队列的队头和队尾的位置是变化的，设置两个指针front和rear分别指示队头元素和队尾元素，它们的初值在队列初始化时均应置为0。

 

（3）顺序队列的基本操作

入队时：将新元素插入rear所指的位置的后一位。

出队时：删去front所指的元素，然后将front加1并返回被删元素。

（4）顺序表的溢出现象

 ①“下溢”现象

 当队列为空时，做出队运算产生的溢出现象。“下溢”是正常现象，常用作程序控制转移的条件。

② "真上溢"现象

当队列满时，做进栈运算产生空间溢出的现象。“真上溢”是一种出错状态，应设法避免。

③ "假上溢"现象

由于入队和出队操作中，头尾指针只增加不减小，致使被删元素的空间永远无法重新利用。当队列中实际的元素个数远远小于内存中本分配的空间时，也可能由于尾指针已超越向量空间的上界而不能做入队操作。该现象称为"假上溢"现象。如下图

 循环队列：

 如上图所示，这种头尾相接的顺序存储结构称为循环队列（circular queue）。

循环队列中需要注意的几个重要问题：

①队空的判定条件，队空的条件是front=rear；

②队满的判定条件，（rear+1）%QueueSize=front。QueueSize为队列初始空间大小。

循环队列的java实现代码

[java]
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package study_02.datastructure.queue;  
  
/** 
 * 循环队列 
 * @author WWX 
 */  
public class CirQueue<E> {  
    //对象数组，队列最多存储a.length-1个对象  
    E[] a;  
    //默认初始化大小  
    private static final int DEFAULT_SIZE=10;  
    //对首下标  
    int front;  
    //队尾下标  
    int rear;  
      
    public CirQueue(){  
        this(DEFAULT_SIZE);  
    }  
    /** 
     * 初始化指定长度的队列 
     * @param size 
     */  
    @SuppressWarnings("unchecked")  
    public CirQueue(int size){  
        a=(E[])(new Object[size]);  
        front=0;  
        rear=0;  
    }  
      
    /** 
     * 将一个对象追加到队列尾部 
     * @param obj 
     * @return 队列满时返回false,否则返回true 
     * @author WWX 
     */  
    public boolean enqueue(E obj){  
        if((rear+1)%a.length==front){  
            return false;  
        }else{  
            a[rear]=obj;  
            rear=(rear+1)%a.length;  
            return true;  
        }  
    }  
      
    /** 
     * 队列头部出队 
     * @return 
     * @author WWX 
     */  
    public E dequeue(){  
        if(rear==front)  
            return null;  
        else{  
            E obj =a[front];  
            front=(front+1)%a.length;  
            return obj;  
        }  
    }  
      
    /** 
     * 队列长度 
     * @return 
     * @author WWX 
     */  
    public  int size(){  
        return (rear-front)&(a.length-1);  
    }  
    //队列长度（另一种方法）  
    public int length(){  
        if(rear>front){  
            return rear-front;  
        }else  
            return a.length-1;  
    }  
      
    /** 
     * 判断是否为空  
     * @return 
     * @author WWX 
     */  
    public boolean isEmpty(){  
        return rear==front;  
    }  
      
  
  
    public static void main(String[] args) {  
        CirQueue<String> queue=new CirQueue<String>(4);  
        queue.enqueue("1");  
        queue.enqueue("2");  
        queue.enqueue("3");  
        System.out.println("size="+queue.size());  
        int size=queue.size();  
        System.out.println("*******出栈操作*******");  
        for(int i=0; i<size;i++){  
            System.out.print(queue.dequeue()+" ");  
        }  
          
    }  
      
}