java数据结构之线性队列的实现

﹏ヽ暗。殇╰゛Y 2022-08-23 00:50 212阅读 0赞

## 今天介绍一下数据结构中的线性队列以及线性队列中的缺点，和改善线性队列的循环线性队列操作。 ##

## 队列的定义： ##

队列（Queue）是只允许在一端进行插入，而在另一端进行删除的运算受限的线性表。

![SouthEast][]

（1）允许删除的一端称为队头（Front）。

（2）允许插入的一端称为队尾（Rear）。  
（3）当队列中没有元素时称为空队列。  
（4）队列亦称作先进先出（First In First Out）的线性表，简称为FIFO表。  
   队列的修改是依先进先出的原则进行的。新来的成员总是加入队尾，每次离开的成员总是队列头上的（不允许中途离队）。

## 队列的存储结构及实现 ##

队列的顺序存储结构

### （1） 顺序队列的定义： ###

队列的顺序存储结构称为顺序队列，顺序队列实际上是运算受限的顺序表。

### （2）顺序队列的表示： ###

和顺序表一样，顺序队列利用内存中一段连续的存储空间来存放当前队列中的元素。  
由于队列的队头和队尾的位置是变化的，设置两个指针front和rear分别指示队头元素和队尾元素，它们的初值在队列初始化时均应置为0。

![SouthEast 1][]

### （3）顺序队列的基本操作 ###

入队时：将新元素插入rear所指的位置的后一位。  
出队时：删去front所指的元素，然后将front加1并返回被删元素。

### （4）顺序表的溢出现象 ###

①“下溢”现象  
 当队列为空时，做出队运算产生的溢出现象。“下溢”是正常现象，常用作程序控制转移的条件。

② "真上溢"现象  
当队列满时，做进栈运算产生空间溢出的现象。“真上溢”是一种出错状态，应设法避免。

③ "假上溢"现象  
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内存中本分配的空间时，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。该现象称为"假上溢"现象。如下图

![SouthEast 2][]

##  循环队列： ##

如上图所示，这种头尾相接的顺序存储结构称为循环队列（circular queue）。

循环队列中需要注意的几个重要问题：

①队空的判定条件，队空的条件是front=rear；

②队满的判定条件，（rear+1）%QueueSize=front。QueueSize为队列初始空间大小。

（以上部分选自[笃志近思][Link 1]的博客，原文地址：[点击打开链接][Link 2]）

## 循环队列的java实现代码 ##

package queue;
    /**
     * @ClassName: CirQueue
     * @Description: 线性队列
     * @date 2016年6月3日 下午19:55
     * @param 无
     */
    public class CirQueue {
    	//数组的默认初始化长度
    	private final static int defaultSize=10;
    	//队未
    	private int rear;
    	//队头
    	private int front;
    	//队列存储数组
    	private Object[] arrayData;
    	public CirQueue(){
    		this(defaultSize);
    	}
        /** 
         * 初始化指定长度的队列 
         * @param size 
         */  
    	public CirQueue(int size){
    		rear=0;
    		front=0;
    		arrayData=new Object[size];
    	}
        /** 
         * 将一个对象追加到队列尾部 
         * @param value 
         * @return 队列满时返回false,否则返回true 
         * @autho  林志强 
         */ 
    	public boolean enQueue(Object value){
    		if((rear+1)%arrayData.length==front){
    			return false;
    		}else{
    			arrayData[rear]=value;
    			rear=(rear+1)%arrayData.length;
    			return true;
    		}
    	}
    	
        /** 
         * 队列头部出队 
         * @return 返回出列的队头元素
         * @author 林志强  
         */  
    	public Object deQueue(){
    		if(rear==front){
    			return null;
    		}else{
    			Object temp=arrayData[front];
    			arrayData[front]=null;
    			front=(front+1)%arrayData.length;		
    			return temp;
    		}
    	}
    	
        /** 
         * 队列长度 
         * @return int型的数据
         * @author 林志强  
         */  
    	public int size(){
    		return (rear-front+arrayData.length)%arrayData.length;
    	}
    	
        /** 
         * 判断是否为空  
         * @return int型的数据
         * @author 林志强  
         */  
        public boolean isEmpty(){  
            return rear==front;  
        }  
        /** 
         * 获取队头元素但是不出队
         * @return 返回队头元素
         * @author 林志强  
         */  
        public Object getQueue(){
        	return arrayData[front];
        }
        
        /** 
         * 打印队列中数据
         * @author 林志强  
         */  
        public void disPlay(){
        	int start=front;
        	int end=rear;
        	while(start!=end){
        		System.out.print(arrayData[start]+"\t");
        		start=(start+1)%arrayData.length;
        	}
        	System.out.println();
        }
    	public static void main(String[] args) {
    		CirQueue c=new CirQueue();
    		System.out.println(c.isEmpty());
    		for(int i=0;i<5;i++){
    			c.enQueue(i);
    		}
    		c.disPlay();
    //		System.out.println(c.getQueue());
    		System.out.println(c.size());
    //		System.out.println(c.isEmpty());
    //		System.out.println(c.deQueue());
    //		System.out.println(c.deQueue());
    //		System.out.println(c.deQueue());
    //		System.out.println(c.deQueue());
    //		System.out.println(c.deQueue());
    //		System.out.println(c.deQueue());
    //		c.disPlay();
    		
    	}
    }

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