文章目錄

• • 隊列簡介
  • 數組模擬隊列（無法復用）
  • 數組模擬環形隊列（可復用）

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隊列簡介

隊列是一個有序列表，可以用數組或是鏈表來實現。

遵循先入先出的原則。即先存入隊列的數據，先取出，后存入的后取出。

示意圖：(使用數組模擬隊列示意圖)

有兩個分別指向頭部和尾部的“指針”。

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數組模擬隊列（無法復用）

1、實現思路

隊列本身是有序列表，若使用數組的結構來存儲隊列的數據，則隊列數組的聲明如下圖，其中maxSize是該隊列的最大容量。

因為隊列的輸出、輸入是分別從前后端來處理，因此需要兩個變量front及rear分別記錄隊列前后端的下標，front會隨著數據輸出而改變，而rear則是隨著數據輸入而改變，如圖所示：

當我們將數據存入隊列時稱為addQueue，addQueue的處理需要有兩個步驟：
①將尾指針往后移。
②若尾指針rear小于隊列的最大下標maxSize-1，則將數據存入rear 所指的數組元素中，否則無法存入數據。

rear+1當front== rear[空]
rear==maxSize-1[隊列滿]

2、代碼實現

①數組實現隊列類

class ArrQueue {private int maxSize; //隊列（數組）最大容量private int front; //指向隊列頭部private int rear; //指向隊列尾部private int[] queue;//創造隊列的構造器public ArrQueue(int maxSize){this.maxSize = maxSize;queue = new int[maxSize];front = -1; //其實是隊列第一個元素的前一個索引rear = -1; //最后一個元素的索引}//判斷是否滿public boolean isFull(){return rear == maxSize - 1;}//判斷是否空public boolean isEmpty(){return front == rear;}//添加元素public void addQueue(int n){if (isFull()){System.out.println("隊列已經滿了，無法添加！");return;}else {rear++;queue[rear] = n;}}//取出元素public int getQueue(){if (isEmpty()){throw new RuntimeException("隊列為空，無元素可取！");}else {front++;return queue[front];}}//顯示隊列public void showQueue(){if (isEmpty()){System.out.println("隊列為空，沒有元素可顯示！");return;}for (int i : queue){System.out.println(i);}}//顯示頭數據public void headQueue(){if (isEmpty()){throw new RuntimeException("隊列為空，沒有頭數據！");}int i = front;System.out.println(queue[++i]);}}

②測試類

import java.util.Scanner;/*** @Author: Yeman* @Date: 2021-10-11-22:02* @Description:*/ public class ArrayQueueTest {public static void main(String[] args) {//創建一個隊列ArrQueue arrQueue = new ArrQueue(3);//創建一個用戶輸入Scanner scanner = new Scanner(System.in);//創建一個功能菜單char key = ' ';boolean isShow = true;while (isShow){System.out.println("s:顯示隊列");System.out.println("a:添加數據");System.out.println("g:取出數據");System.out.println("h:顯示頭數據");System.out.println("e:退出程序");key = scanner.next().charAt(0);switch (key){case 's' :arrQueue.showQueue();break;case 'a' :System.out.println("請輸入一個數：");int value = scanner.nextInt();arrQueue.addQueue(value);break;case 'g' :try {System.out.println(arrQueue.getQueue());} catch (Exception e) {e.printStackTrace();}break;case 'h' :try {arrQueue.headQueue();} catch (Exception e) {e.printStackTrace();}break;case 'e' :isShow = false;break;}}System.out.println("程序退出...");} }

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數組模擬環形隊列（可復用）

對前面的數組模擬隊列的優化，充分利用數組。將數組看做是一個環形的，即取出之后，有位置可以空出來添加。(通過取模的方式來實現即可)

分析說明:
①尾索引的下一個為頭索引時表示隊列滿，即將隊列容量空出一個作為約定。在作判斷隊列滿的時候需要注意(rear+ 1) % maxSize== front [滿]
②rear == front [空]

1、思路如下:
①front 變量的含義調整：front 指向隊列的第一個元素, 也就是說arr[front]就是隊列的第一個元素，front的初始值為0。
②rear 變量的含義調整：rear 指向隊列的最后一個元素的后一個位置，因為希望空出一個空間做為約定，rear的初始值=0。
③當隊列滿時，條件是(rear + 1) % maxSize == front [滿]
④對隊列為空的條件是rear== front[空]
⑤當我們這樣分析，隊列中有效的數據的個數(rear + maxSize - front) % maxSize
⑥我們就可以在原來的隊列上修改得到一個環形隊列

2、代碼實現

①數組實現環形隊列類

class ArrQueue {private int maxSize; //隊列（數組）最大容量private int front; //指向隊列頭部，隊列第一個元素的索引private int rear; //指向隊列尾部，隊列最后一個元素的后一個索引private int[] queue;//創造隊列的構造器public ArrQueue(int maxSize){this.maxSize = maxSize;queue = new int[maxSize];}//判斷是否滿public boolean isFull(){return (rear + 1) % maxSize == front;}//判斷是否空public boolean isEmpty(){return front == rear;}//添加元素public void addQueue(int n){if (isFull()){System.out.println("隊列已經滿了，無法添加！");return;}else {queue[rear] = n;rear = (rear + 1) % maxSize;}}//取出元素public int getQueue(){if (isEmpty()){throw new RuntimeException("隊列為空，無元素可取！");}else {int data = queue[front];front = (front + 1) % maxSize;return data;}}//顯示隊列public void showQueue(){if (isEmpty()){System.out.println("隊列為空，沒有元素可顯示！");return;}for (int i = front; i < front + size(); i++) {System.out.printf("arr[%d] = %d\n",i % maxSize,queue[i % maxSize]);}}//求當前隊列有效數據個數public int size(){return (rear + maxSize - front) % maxSize;}//顯示頭數據public void headQueue(){if (isEmpty()){throw new RuntimeException("隊列為空，沒有頭數據！");}System.out.println(queue[front]);}}

②測試類

import java.util.Scanner;/*** @Author: Yeman* @Date: 2021-10-11-22:02* @Description:*/ public class ArrayQueueTest {public static void main(String[] args) {//創建一個隊列ArrQueue arrQueue = new ArrQueue(3); //說明該環形隊列的最大有效數據為2//創建一個用戶輸入Scanner scanner = new Scanner(System.in);//創建一個功能菜單char key = ' ';boolean isShow = true;while (isShow){System.out.println("s:顯示隊列");System.out.println("a:添加數據");System.out.println("g:取出數據");System.out.println("h:顯示頭數據");System.out.println("e:退出程序");key = scanner.next().charAt(0);switch (key){case 's' :arrQueue.showQueue();break;case 'a' :System.out.println("請輸入一個數：");int value = scanner.nextInt();arrQueue.addQueue(value);break;case 'g' :try {System.out.println(arrQueue.getQueue());} catch (Exception e) {e.printStackTrace();}break;case 'h' :try {arrQueue.headQueue();} catch (Exception e) {e.printStackTrace();}break;case 'e' :isShow = false;break;}}System.out.println("程序退出...");} }

總結

以上是生活随笔為你收集整理的不可上位！数据结构队列，老实排队，Java实现数组模拟队列及可复用环形队列的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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