Java队列数据结构的实现_java（用java实现队列结构）
2022-03-01
1.队列的基本概念
什么是队列?
- 队列是一种特殊的线性表
- 它只允许在表的前端（队头）进行删除操作
- 在表的后端（队尾）进行插入操作
- 队列是一个有序表(可以用数组或链表实现)
- 队列先进先出
- 队列开辟的是一块连续的空间
顺序队列中的溢出现象：
- 真溢出：当队列满时，做进栈运算产生空间溢出的现象。
- 假上溢：由于入队和出队操作中，头尾指针只增加不减小，致使被删元素的空间永远无法重新利用。当队列中实际的元素个数远远小于向量空间的规模时，也可能由于尾指针已超越向量空间的上界而不能做入队操作。
2.循环队列
在实际使用队列时，为了使队列空间能重复使用，往往对队列的使用方法稍加改进：无论插入或删除，一旦rear指针增1或front指针增1 时超出了所分配的队列空间，就让它指向这片连续空间的起始位置。自己真从MaxSize-1增1变到0，可用取余运算rear%MaxSize和front%MaxSize来实现。这实际上是把队列空间想象成一个环形空间，环形空间中的存储单元循环使用，用这种方法管理的队列也就称为循环队列。除了一些简单应用之外，真正实用的队列是循环队列
3.实现思路
由于普通队列存在溢出问题所以这里用数组来实现环形队列
- 1、front指向队列的首元素 初始为0
- 2、rear指向队列尾元素的后一个位置 (空出来的一块空间作为约定)初始为0
- 3、队列满的条件
：(rear+1) % maxSize = front - 4、队列空的条件：
rear = front - 5、队列中元素的个数
：(rear+maxSize-front) % maxSize
为什么队列满的条件是(rear+1) % maxSize = front
(1)假设rear>front
rear-front=maxSize-1
rear+1-maxSize=front
由于当rear>front队列满时rear+1一定等于maxSize
(rear+1) % maxSize = rear+1-maxSize =0
(2)假设front>rear
front-rear=1
rear+1=front
由于当front>rear时rear+1一定小于maxSize
所以(rear+1) % maxSize=rear+1
(3)有上述所示可以得出队列满的条件是(rear+1) % maxSize = front
元素个数的计数与这相似
4.代码实现
public class Queue {
private int maxSzie; //队列中能存储的最大个数
private int frontPoint; //头指针指向队头
private int rearPoint; //尾指针指向队尾的后一个数据
private int[] array; //模拟队列的数组
/**
* 初始化队列
*/
public Queue(int max) {
maxSzie = max;
frontPoint = 0;
rearPoint = 0;
array = new int[max];
}
/**
* 判断队列是否为空
*/
public boolean isEmpty(){
return frontPoint == rearPoint;
}
/**
* 判断队列是否已满
*/
public boolean isFull(){
return (rearPoint+1)%maxSzie == frontPoint;
}
/**
* 向队列中添加数据
*/
public void add(int x){
if (isFull()){
System.out.println("当前队列已满");
return;
}
//添加数据
array[rearPoint] = x ;
//后移尾指针
rearPoint = (rearPoint+1) % maxSzie;
System.out.println("添加成功");
}
/**
* 取出队列中的数据
*/
public int remove(){
if (isEmpty()){
throw new RuntimeException("当前队列为空");
}
//把队头的值赋值给临时变量
int x = array[frontPoint];
//移除数据后头指针需要向后移动 时其指向新的队头
frontPoint = (frontPoint+1) % maxSzie;
System.out.println("移除成功");
return x;
}
/**
* 获取队列头数据
*/
public int gethead(){
if (isEmpty()){
throw new RuntimeException("当前队列为空");
}
return array[frontPoint];
}
/**
* 遍历队列
*/
public void show(){
int x = 0;
for (int i = frontPoint; i <= (rearPoint+maxSzie-frontPoint)%maxSzie; i++) {
x++;
System.out.println("队列的第"+x+"个数据是"+array[i]);
}
}
}
public class QueueTest {
public static void main(String[] args) {
Queue queue = new Queue(5);
Scanner scanner = new Scanner(System.in);
char systemIn = ' ';
boolean noEnd = true;
while (noEnd){
System.out.println("a:add(添加数据)");
System.out.println("r:remove(删除数据)");
System.out.println("h:head(获取队头)");
System.out.println("s:show(遍历队列)");
System.out.println("e:exit(退出程序)");
System.out.println("请输入字符");
systemIn = scanner.next().charAt(0);
switch (systemIn){
case 'a':
System.out.println("请输入入队的数据(数字)");
int x = Integer.parseInt(scanner.next());
queue.add(x);
break;
case 'r':
queue.remove();
break;
case 'h':
int head = queue.gethead();
System.out.println("队头是"+head);
break;
case 's':
queue.show();
break;
case 'e':
noEnd = false;
break;
}
}
}
}
5.测试
