一、引入
- 队列的使用场景:如下图银行排队,先来先取号排队,后来后取号,当窗口有空位时,便按顺序办理业务。
二、队列
- 队列介绍:队列是一个有序列表,可以使用数组或者链表实现
- 遵循先入先出的原则。 即先存入列表的数据要先取出,后存入的要后取出。
- 使用数组模拟队列示意图:
思路分析:上图front指向队列的头部,rear指向队列的尾部。当有数据输入时,队列的头部不懂,尾部向上移,当rear = maxSize - 1 时,队列满,无法再加入数据;当有数据 输出时,队列的尾部不动,头部上移,也就是取出先加入的数据,再取出后加入的数据,当 rear = front 时,队列空,此时无法再取出数据。用数组模拟队列时front 和 rear 均初始 化为-1。
三、代码实现队列添加和取出数据
import java.util.Scanner;
public class ArrayQueueDemo {
public static void main(String[] args) {
// 测试一把
//创建一个队列
ArrayQueue arrayQueue = new ArrayQueue(3);
char key = ' '; //接收用户输入
Scanner scanner = new Scanner(System.in); //扫描器
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);//接收一个字符
switch (key) {
case 's':
arrayQueue.showQueue();
break;
case 'a':
System.out.println("请输入一个数据:");
int value = scanner.nextInt();
arrayQueue.addQueue(value);
break;
case 'g':
try {
int res = arrayQueue.getQueue();
System.out.printf("取出的数据为:%d\n",res);
}catch(Exception e) {
System.out.println(e.getMessage());
}
break;
case 'h':
try {
int res = arrayQueue.headQueue();
System.out.printf("队列头的数据为:%d\n",res);
}catch(Exception e) {
System.out.println(e.getMessage());
}
break;
case 'e':
scanner.close();
loop = false;
System.out.println("程序退出");
break;
}
}
}
}
//使用数组模拟队列-编写一个ArrayQueue类
class ArrayQueue{
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; //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) {
maxSize = arrMaxSize;
arr = new int[maxSize];
front = -1; //指向队列头部,front是指向队列头的前一个位置
rear = -1; // 指向队列尾,指向队列尾的数据(即就是队列最后一个数据)
}
//判断队列是否已满
public boolean isFull() {
return rear == maxSize - 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) {
// 判断队列是否已满
if(isFull()) {
System.out.println("队列满,不能加入");
return;
}
rear++; //让rear后移
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
throw new RuntimeException("队列空,不能取数据");
}
front++; //让front后移
return arr[front];
}
// 显示队列的所有数据
public void showQueue() {
//遍历
if(isEmpty()) {
System.out.println("队列空的,没有数据");
return;
}
for (int i = front+1 ; i < rear + 1; i++) {
System.out.printf("arr[%d] = %d\n", i,arr[i]);
}
}
//显示队列的头数据,注意不是取出数据
public int headQueue() {
if(isEmpty()) {
throw new RuntimeException("队列空的,没有数据");
}
return arr[front+1];
}
}
View Code
四、问题分析及解决
用数组模拟队列会存在一个问题:当存入数据,并将数据取出后,发现数组无法再重新存入数据,即数组无法被复用。因此下一篇会讲讲数组看成是环形的,构建一个环形队列,以达到复用的目的。