数据结构--数组队列的实现

淩亂°似流年 2022-10-14 00:40 115阅读 0赞

### 数据结构--数组模拟队列 ###

*   *  1. 说明
     *  2. 实现代码
     *   *  1. 数组队列类
         *  2.数组队列测试类
         *  3.代码运行结果
     *  3.完整代码

## 1. 说明 ##

1.  队列是一个有序列表，可以用数组或者链表来实现。
2.  遵循先入先出（FIFO）的原则，即先存入列的数据，会被先取出，后存入的会被后取出，实际中的排队就是最好的说明。

![在这里插入图片描述][20210604163413403.png_pic_center]

1.  索引（ 初始值front = 0 rear=0）在插入新数据时，在rear位置插入，rear++, front保持不动 ，删除数据的时候，first++
2.  判断条件
    
    maxSize为数组的最大容量
    
     *  队列空：front == rear
     *  队列满：rear = maxSize -1

## 2. 实现代码 ##

### 1. 数组队列类 ###

//使用数组模拟队列，编写一个ArrayQueue类
    class ArrayQueue { 
        //表示数组的最大容量
        private final int maxSize;
        //队列头
        private int front;
        //队列尾
        private int rear;
        //该数据用于存放数据，模拟队列
        private final int[] arr;
    
        //创建队列的构造器
        public ArrayQueue(int maxSize) { 
            this.maxSize = maxSize;
            arr = new int[maxSize];
    // 指向队列头的前一个位置，并不包含
            front = -1;
    // 指向队列的尾部的具体数据
            rear = -1;
        }
    
        // 判断队列是否满
        public boolean isFull() { 
            return rear == maxSize - 1;
        }
    
        // 判断队列是否空
        public boolean isEmpty() { 
            return rear == front;
        }
    
        // 添加数据到队列
        public void addQueue(int n) { 
            if (isFull()) { 
                System.out.println("队列满，不能加入数据！");
                return;
            }
            rear++;
            arr[rear] = n;
        }
    
        // 获取队列的数据,取出队列
        public int getQueue() { 
            if (isEmpty()) { 
                throw new RuntimeException("队列空，不能取出数据！");
            }
            front++;
            return arr[front];
        }
    
        // 显示队列的所有数据
        public void showQueue() { 
    // 遍历
            if (isEmpty()) { 
                System.out.println("队列为空，没有数据");
                return;
            }
            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，注意不是取出数据
        public int headQueue() { 
    // 判断
            if (isEmpty()) { 
                throw new RuntimeException("队列为空，无数据");
            }
            return arr[front + 1];
        }
    
    }

### 2.数组队列测试类 ###

/** * @author Manix * 数组模拟队列 */
    public class ArrayQueueDemo { 
        public static void main(String[] args) { 
            ArrayQueue queue = new ArrayQueue(3);
    // 接收用户输入
            char key = ' ';
            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");
    // 接收第一个字符
                key = scanner.next().charAt(0);
                switch (key) { 
                    case 's':
                        queue.showQueue();
                        break;
                    case 'a':
                        System.out.println("输出一个数");
                        int value = scanner.nextInt();
                        queue.addQueue(value);
                        break;
                    case 'g':
                        try { 
                            int res = queue.getQueue();
                            System.out.printf("取出的数据是%d\n", res);
                        } catch (Exception e) { 
                            System.out.println(e.getMessage());
                        }
                        break;
                    case 'h':
                        try { 
                            int res = queue.headQueue();
                            System.out.printf("队列头的数据是%d\n", res);
                        } catch (Exception e) { 
                            System.out.println(e.getMessage());
                        }
                        break;
                    case 'e':
                        loop = false;
                        scanner.close();
                        break;
                    default:
                        break;
                }
            }
    
            System.out.println("----程序退出----");
        }
    }

### 3.代码运行结果 ###

s(show): 显示队列
    e(exit): 退出程序
    a(add): 添加数据到队列
    g(get): 从队列取出数据
    h(head): 查看队列头的数据
    a
    输入一个数
    10
    s(show): 显示队列
    e(exit): 退出程序
    a(add): 添加数据到队列
    g(get): 从队列取出数据
    h(head): 查看队列头的数据
    a
    输入一个数
    20
    s(show): 显示队列
    e(exit): 退出程序
    a(add): 添加数据到队列
    g(get): 从队列取出数据
    h(head): 查看队列头的数据
    a
    输入一个数
    30
    s(show): 显示队列
    e(exit): 退出程序
    a(add): 添加数据到队列
    g(get): 从队列取出数据
    h(head): 查看队列头的数据
    a
    输入一个数
    40
    队列满，不能加入数据！
    s(show): 显示队列
    e(exit): 退出程序
    a(add): 添加数据到队列
    g(get): 从队列取出数据
    h(head): 查看队列头的数据
    s
    arr[0]=10
    arr[1]=20
    arr[2]=30
    s(show): 显示队列
    e(exit): 退出程序
    a(add): 添加数据到队列
    g(get): 从队列取出数据
    h(head): 查看队列头的数据
    g
    取出的数据是10
    s(show): 显示队列
    e(exit): 退出程序
    a(add): 添加数据到队列
    g(get): 从队列取出数据
    h(head): 查看队列头的数据
    g
    取出的数据是20
    s(show): 显示队列
    e(exit): 退出程序
    a(add): 添加数据到队列
    g(get): 从队列取出数据
    h(head): 查看队列头的数据
    g
    取出的数据是30
    s(show): 显示队列
    e(exit): 退出程序
    a(add): 添加数据到队列
    g(get): 从队列取出数据
    h(head): 查看队列头的数据
    s
    队列为空，没有数据
    s(show): 显示队列
    e(exit): 退出程序
    a(add): 添加数据到队列
    g(get): 从队列取出数据
    h(head): 查看队列头的数据

## 3.完整代码 ##

package com.starking.queue;
    
    import java.util.Scanner;
    
    /** * @author Manix * 数组模拟队列 */
    public class ArrayQueueDemo { 
        public static void main(String[] args) { 
            ArrayQueue queue = new ArrayQueue(3);
    // 接收用户输入
            char key = ' ';
            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");
    // 接收第一个字符
                key = scanner.next().charAt(0);
                switch (key) { 
                    case 's':
                        queue.showQueue();
                        break;
                    case 'a':
                        System.out.println("输入一个数");
                        int value = scanner.nextInt();
                        queue.addQueue(value);
                        break;
                    case 'g':
                        try { 
                            int res = queue.getQueue();
                            System.out.printf("取出的数据是%d\n", res);
                        } catch (Exception e) { 
                            System.out.println(e.getMessage());
                        }
                        break;
                    case 'h':
                        try { 
                            int res = queue.headQueue();
                            System.out.printf("队列头的数据是%d\n", res);
                        } catch (Exception e) { 
                            System.out.println(e.getMessage());
                        }
                        break;
                    case 'e':
                        loop = false;
                        scanner.close();
                        break;
                    default:
                        break;
                }
            }
    
            System.out.println("----程序退出----");
        }
    }
    
    //使用数组模拟队列，编写一个ArrayQueue类
    class ArrayQueue { 
        //表示数组的最大容量
        private final int maxSize;
        //队列头
        private int front;
        //队列尾
        private int rear;
        //该数据用于存放数据，模拟队列
        private final int[] arr;
    
        //创建队列的构造器
        public ArrayQueue(int maxSize) { 
            this.maxSize = maxSize;
            arr = new int[maxSize];
    // 指向队列头的前一个位置，并不包含
            front = -1;
    // 指向队列的尾部的具体数据
            rear = -1;
        }
    
        // 判断队列是否满
        public boolean isFull() { 
            return rear == maxSize - 1;
        }
    
        // 判断队列是否空
        public boolean isEmpty() { 
            return rear == front;
        }
    
        // 添加数据到队列
        public void addQueue(int n) { 
            if (isFull()) { 
                System.out.println("队列满，不能加入数据！");
                return;
            }
            rear++;
            arr[rear] = n;
        }
    
        // 获取队列的数据,取出队列
        public int getQueue() { 
            if (isEmpty()) { 
                throw new RuntimeException("队列空，不能取出数据！");
            }
            front++;
            return arr[front];
        }
    
        // 显示队列的所有数据
        public void showQueue() { 
    // 遍历
            if (isEmpty()) { 
                System.out.println("队列为空，没有数据");
                return;
            }
            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，注意不是取出数据
        public int headQueue() { 
    // 判断
            if (isEmpty()) { 
                throw new RuntimeException("队列为空，无数据");
            }
            return arr[front + 1];
        }
    
    }

[20210604163413403.png_pic_center]: /images/20221014/fe9a1b78116a4a2f95b39c5974d46cad.png