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数组模拟实现队列（Java语言描述）

2020-01-13 18:20 274 查看

队列的实例：电影院购票、排队打饭、去麦当劳买吃的，银行排队叫号等等这些场合都需要排队，生活中的各种排队现象就展示了队列的实例

队列的介绍：队列是个有序列表

队列的实现方式：

数组
链表

注意：若使用数组来模拟实现队列，就是顺序存储，若使用链表来实现队列，就是链式存储。

队列的

重要原则

（或者叫做

特点

）：

先入先出（FIFO）

，也就是说谁先进入到队列谁就会先被调出去。即：先存入队列的数据要先取出，反之，后存入队列的数据要后取出

使用数组来模拟实现队列

画图分析：

rear ：表示队尾，就是队列的尾部

front:表示对首，就是队列的头部

当把数据添加到队列中时，front的值和位置不会产生变化，而rear队尾的位置和值会随着数据的增加变化而变化。由此说明，往队列中添加数据是从队列尾部rear加，变化的是rear，而不是front

当把数据从队列中取出时，rear的值和位置不会产生变化，而front队首的位置和值会随着数据的减少变化而变化。由此说明：往队列中取出数据是从队列头部front取出的，变化的是front，而不是rear

若使用数组的结构来存储队列的数据，则数组队列的声明如下图所示：

设计队列时，首先定义个

ArrayQureue

类，类中有4个属性（也叫做成员变量）分别是数组

queueArr[]

、

maxsize

、

front

和

rear

maxsize

:代表队列的最大容量，就是该队列数组最大能存储多少个数据

rear

:用来记录队列的队尾

front

:用来记录队列的队首

queueArr[]

:数组模拟实现队列，队列存的数据就是存放在数组中的。

队列的常用操作：（

重要

）

创建队列
把数据添加到队列中（入队列）
把数据从队列从取出来（出队列）

入队列思路分析：

将入队列这个功能写成一个对应的成员方法

addQueue(int n)

实现入队列需要两个步骤：

首先必须判断队列是否已满
```
rear == maxsize - 1
```
,当队尾
```
rear = maxsize - 1
```
时，则说明队列已经满了，就不能实现入队列了，反之，当队尾
```
rear != maxsize - 1 || real < maxsize - 1
```
时，则说明队列未满，就可实现入队列操作

注意：判断队列是否满，取决于
```
maxsize
```
和
```
rear
```
之间的关系

画图分析：
将队尾
```
rear ++
```
,rear的位置往后移动以下，数据从队尾加入。

出队列思路分析：

将出队列这个功能写成一个对应的成员方法

getQueue(int num)

实现出队列需要两个步骤：

首先判断队列是否为空
```
rear == front
```
，若队首和队尾相等了
```
rear = front
```
,则证明队列是空的，就不能实现出队列的操作,若强制实现出队列，会抛出数组下标越界异常，反之,则证明队列不为空，则可实现出队列的操作。

注意：判断队列是否满，取决于
```
front
```
和
```
rear
```
之间的关系

画图分析：
将队首
```
front ++
```
,front的位置往后移动以下，数据从队首取出。

画图分析：

当
```
front = - 1
```
时, 队列中的第一个数据是
```
queueArr[0]
```
,front指向的是队列头的前一个位置,
```
front
```
不包含这个
```
queueArr[0]
```
数据,当front ++ ;这时front = 0，然后实现
```
return queueArr[front];
```
出队列操作，则证明
```
queueArr[0]
```
出队列了，同理，队列中不再包含
```
queueArr[0]
```
这个数据，那么队列中的第一个数据所在的位置由原来的
```
queueArr[0]
```
变为了现在的
```
queueArr[1]
```
。画图分析：

代码实现：

import java.util.Scanner;
public class ArrayDemoTest{
public static void main(String[] agrs){
// 实例化 ArrayQueue对象
ArrayQueue arrayQueue = new ArrayQueue(3);
char c = ' ';
Scanner input = new Scanner(System.in);
boolean flag = true;
while(flag){
System.out.println("s (showQueue()) : 显示队列中的所有数据");
System.out.println("a（addQueue()）:  实现入队列操作，把数据添加到队列中");
System.out.println("g（getQueue()）:  实现出队列操作，把数据从队列中取出来");
System.out.println("h (headQueue()) : 查看队列中的第一个数据");
System.out.println("e (exit) : 退出程序");
System.out.println("请选择(s、a、g、h、e):");
c = input.next().charAt(0);
switch(c) {
case 'e':
input.close();
flag = false;
break;
case 's':
arrayQueue.showQueue();
break;
case 'a':
System.out.println("请输入一个数:");
int num = input.nextInt();
arrayQueue.addQueue(num);
break;
case 'g':
try{
System.out.println("取出的数据是" + arrayQueue.getQueue());
}catch(Exception e){
System.out.println(e.getMessage());
}
break;
case 'h':
try{
System.out.println("队列的第一个数据是" + arrayQueue.headQueue());
}catch(Exception e){
System.out.println(e.getMessage());
}
break;
default:
System.out.println("您输入的信息错误");
break;
}
}
System.out.println("程序正常退出");
}
}
// 定义个ArrayQureue类
class ArrayQueue{
// 编写属性（共4个）
// maxsize : 表示队列的最大容量
private int maxsize;
// rear : 表示队列的尾部，即：队尾
private int rear;
// front :表示 队列的头部 即：队首
private int front;
// queueArr[] : 数组模拟实现队列，队列存的数据就是存放在数组中的
private int queueArr[];

// 编写队列的构造方法,实现将局部变量maxsize的值赋值给成员变量maxsize并对rear、front和queueArr[] 进行初始化
// 带参构造
public ArrayQueue(int maxsize){
// 将局部变量maxsize的值赋值给成员变量maxsize
this.maxsize = maxsize;
// 对rear、front和queueArr[] 进行初始化
rear = -1;
front = -1;
queueArr = new int[maxsize];
}
// 无参构造
public ArrayQueue(){

}
// 编写成员方法isFull(),用来判断队列是否满
public boolean isFull(){
// true : 满  false : 未满
return rear == maxsize - 1;
}
// 编写成员方法isEmpty(),用来判断队列是否为空
public boolean isEmpty(){
// true : 空 false : 不为空
return rear == front;
}
// 编写无返回值带参的成员方法,实现入队列addQueue(int num)，类似于setXxx(形参列表)方法
public void addQueue(int num){
if(isFull()){
// 抛异常做处理，给提示文字
System.out.println("队列已满,不能实现入队列操作");
return;
}
queueArr[++rear] = num;
}
// 编写有返回值无参的成员方法,实现出队列getQueue(),类似于getXxx()方法
public int getQueue(){
if(isEmpty()){
throw new RuntimeException("空队列，不能实现出队列操作");
}
return queueArr[++front];
}
// 编写成员方法，使用增强for循环 | 普通for循环遍历队列中的所有数据.
public void showQueue(){
if(isEmpty()){
System.out.println("空队列,没有数据可以遍历");
return;
}
/*for(int temp : queueArr){
System.out.print(temp + " ");
}*/
for(int i = 0;i < queueArr.length ; i++){
System.out.println("queueArr[" + i + "] = " + queueArr[i]);
}

}
// 编写成员方法，显示队列的第一个数据,注意：不是出队列
public int headQueue(){
if(isEmpty()){
throw new RuntimeException("空队列,队列中没有数据");
}
return queueArr[front + 1];
}
}

问题及优化：