数据结构——队列的使用

队列（Quene）是一种数据结构，与栈不同的是先进先出（FIFO）,最先进去的数据最先出来，而栈是一种（LIFO）。quene结构在现实生活中很常见，例如可以用Quene模拟人们在银行里排队，打印机打印文件，飞机等待起飞，互联网上数据包的发送等。

与stack一样，Quene也有一套自己的操作。插入队列（add、insert），删除（remove、delete）等。Quene有一个tail与head。通常情况add操作是在tail后面添加元素或者数据，而remove操作是在head（队列的头部进行删除数据）。通常Quene有Peek（查看）、add、remove操作。在add数据之前需要提前判断Quene isFull，在remove数据之前需要判断Quene isEmpty。这些都是保证Quene操作安全稳定的措施。

循环队列与缓冲环

当向队列中不断从对尾（tail）添加数据时，tail指针不断上移（可以理解为向地址增大的方向的移动）。如果队列空间开辟很小，那么添加较少数数据tail指针就到了顶端。之后若是不及时优化处理就会使队列效率很低。因此采用循环队列或者缓冲环能够解决这一问题，缓冲环不仅在应用层使用广泛，特别是通信或者数据传输时使用方便。

环绕式处理

为了避免队列不满却不能插入新数据的问题，可以让tail指针绕回到数组开始的位置。当删除数据项时可以让对头指针head也进行回绕，但是这样一来可能会形成“队列序列折断”现象。不过再继续下去就会恢复到head指针在tail指针下面的情况。在程序设计中表现为：在add数据项之前进行判断isFull，若true则可以使tail=-1；（回到初始状态），删除数据项之前判断isEmpty，若true则可以使head=0。

class QueneDemo
{
private int n;
private int nItem=0;
private int head=0;
private int tail=-1;
int[] value=null;
public QueneDemo(int n)
{
value=new int
;
this.n=n;
}
public void add(int data)
{
if(tail==n-1)
{
tail=-1;
}
value[++tail]=data;
nItem++;
}
public int remove()
{
int temp=value[head++];
if(head==n)
{
head=0;
}
nItem--;
return temp;

}
public boolean isEmpty()
{
return (nItem==0);

}
public boolean isFull()
{
return (nItem==n);
}
public void peek()
{
System.out.println(value[head]);
}
}

测试类：

public class QueneApp {

/**
* @param args
*/
public static void main(String[] args) {
// TODO Auto-generated method stub
QueneDemo quene=new QueneDemo(5);
quene.add(10);
quene.add(20);
quene.add(30);
quene.add(40);
quene.remove();
quene.remove();
quene.remove();
quene.add(70);
quene.add(80);
quene.add(90);
quene.add(80);
// quene.peek();
while(!quene.isEmpty())
{
int k=quene.remove();
System.out.println(k);
}
}

}

测试结果：

40
70
80
90
80

结果分析

创建一个长度为5的队列以后向队列添加4个数据项，再从队列head开始删除3个数据，head指针后移三个数据项，再向队列添加了4个数据项，此时已经出现了指针回绕现象，tail指针回到了队列初始位置（tail=-1）。最后输出队列中的数据，在输出队列数据使用remove方法，会出现head指针回到队列初始状态（head=0，head指针回绕），最终队列里面一次从上到存放着数据项是：70、40、80、90 、80，符合先进先出的结构特征。