2.数据结构与算法学习笔记：队列

队列

队列介绍

1. 队列是一个有序列表，可以用数组或是链表来实现
2. 遵循先入先出的原则。即：现存如队列的数据，要先取出。后存入的要后取出
3. 示意图：使用数组模拟队列示意图

数组模拟队列

1. 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
2. 因为队列的输出和输入分别是从前后端来处理的，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

思路分析

当我们将数据存入队列时称为“addQueue”，addQueue的处理需要有两个步骤：

1. 当尾指针往后移：rear+1，【当front==rear时，队列为空】
   在添加数据到队列的时候要先判断队列是不是空的，不是空的才可以添加数据
   • 存3个数据的话，最大下标只能为2
   • maxSize代表队列的最大容量
   • rear是队列最后【含】
   • front是队列最前【不含】
2. 若尾指针rear小于队列的最大下表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】
   

代码实现

public class ArrayQueueDemo {
public static void main(String[] args) {
//测试
//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':
arrayQueue.showQueue();
break;
case 'a':
System.out.println("输入一个数");
int value = scanner.nextInt();
arrayQueue.addQueue(value);
break;
case 'g'://取出数据
try {
int queue = arrayQueue.getQueue();
System.out.printf("取出的数据是%d\n",queue);
}catch (Exception e){
System.out.println(e.getMessage());
}
break;
case 'h'://查看队列头的数据
try {
int queue = arrayQueue.getQueue();
System.out.printf("队列头的数据是%d\n",queue);
}catch (Exception e){
System.out.println(e.getMessage());
}
break;
case 'e':
scanner.close();
loop=false;
break;
default:
break;
}
}
System.out.println("程序退出");
}
}
//编写一个ArrayQueue类，使用数组模拟队列
class ArrayQueue{
private  int maxSzie;//表示数组的最大容量
private  int front;//队列头
private  int rear;//队列尾
private  int[] arr;//该数组用于存放数据，模拟队列

//创建队列的构造器
public ArrayQueue(int arrMaxSize){
maxSzie=arrMaxSize;
arr=new int[maxSzie];
front=-1;//指向队列头部，这个front是指向队列头的前一个位置
rear=-1;//指向队列尾的具体的数据（即队列的最后一个数据）
}
//判断队列是否满
public boolean isFull(){
return  rear==maxSzie-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){
//判断队列是否满
if (isFull()){
System.out.println("队列满，不能加入数据！");
return;
}
arr[++rear]=n;
}
//获取队列的数据，出队列
public int getQueue(){
//判断队列是否空
if (isEmpty()){
//通过抛出异常处理
throw  new RuntimeException("队列空，不能取数据");
}
return arr[++front];
}
//显示队列的所有数据
public void showQueue(){
//遍历数组
//判断队列是否空
if (isEmpty()){
System.out.println("队列空,没有数据！");
}
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，注意这个方法不是取数据
public int headQueue(){
//判断队列是否空
if (isEmpty()){
throw  new RuntimeException("队列空,没有数据！");
}
return  arr[front+1];
}
}

总结

1. 队列遵循先进先出的的原则
2. 队列是一个有序列表，可以用数组或者链表来实现