java实现队列queue数据结构详解

概念

队列是一种非原始（特殊）的线性表，是一种先进先出（FIFO）的数据结构。它只允许在表的前端（front）进行删除操作，而在表的后端（rear）进行插入操作。

FIFO：first input first output，即先添加的元素，先移除，最后添加的元素，最后移除。

工作方式类似于商场排队结账情形：

数组模拟队列图示：

队列中两个主要操作

插入值操作：insert ——》 enqueue（入队） ——》参数是要插入的数据data

删除值操作：remove ——》 dequeue （出队）——》 无参

队列遵循以下条件：

如果 FRONT = 0，那么队列就是空的。

如果 REAR = size of the queue，那么队列就是满了。

如果 FRONT = REAR，那么队列中至少有一个元素。

如果你想知道队列中元素的总数，那么使用这个公式计算（REAR - FRONT）+1。

队列的数组实现

我们可以通过数组、堆栈和链表来实现队列。其中数组是实现队列的最简单方法。

创建一个大小为 n 的数组。将 FRONT 和 REAR 的值初始化为 -1，该值表示该数组当前为空。

编写一个ArrayQueue类如下：

class ArrayQueue {
	private int maxSize; // 数组的最大容量
	private int front; // 队列头
	private int rear; // 队列尾
	private int[] arr; // 存放数据, 模拟队列
 
	// 创建构造器，初始化
	public ArrayQueue(int arrMaxSize) {
		maxSize = arrMaxSize;
		arr = new int[maxSize];
		front = -1; // front 是指向队列头的前一个位置
		rear = -1;  // rear  是指向队列尾的数据(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
	public void addQueue(int n) {
		if (isFull()) {
			System.out.println("队列已满，不能再添加数据了！");
			return;
		}
		rear++; // 让rear 后移
		arr[rear] = n;
	}
 
	// 获取数据
	public int getQueue() {
		if (isEmpty()) {
			// 通过抛出异常
			throw new RuntimeException("队列为空，无数据可取！");
		}
		front++; // front后移
		return arr[front];
 
	}
 
	// 显示队列的所有数据
	public void showQueue() {
        if (isEmpty()) {
			System.out.println("队列空的，没有数据~~");
			return;
		}
		for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
			System.out.printf("arr[%d]=%d\n", i, arr[i]);
		}
	}
 
	// 显示队列的头部指向的下一个
	public int headQueue() {
		if (isEmpty()) {
			throw new RuntimeException("队列为空，没有数据~~");
		}
		return arr[front + 1];
	}
}

编写测试方法：

		//创建一个队列
		ArrayQueue queue = new ArrayQueue(3);
		char key = ' '; 
		Scanner scanner = new Scanner(System.in);//
		boolean loop = true;
		//输出一个菜单选项
		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': //显示队列所有数据
				queue.showQueue();
				break;
			case 'a': //添加数据
				System.out.println("输出一个数");
				int value = scanner.nextInt();
				queue.addQueue(value);
				break;
			case 'g': //依次取出数据
				try {
					int res = queue.getQueue();
					System.out.printf("取出的数据是%d\n", res);
				} catch (Exception e) {
					// TODO: handle exception
					System.out.println(e.getMessage());
				}
				break;
			case 'h': //查看队列头指向
				try {
					int res = queue.headQueue();
					System.out.printf("队列头的数据是%d\n", res);
				} catch (Exception e) {
					// TODO: handle exception
					System.out.println(e.getMessage());
				}
				break;
			case 'e': //退出程序
				scanner.close();
				loop = false;
				break;
			default:
				break;
			}
		}
		
		System.out.println("程序退出~~");
	}

总结

到此这篇关于java实现队列queue数据结构详解的文章就介绍到这了,更多相关java实现队列queue内容请搜索猪先飞以前的文章或继续浏览下面的相关文章希望大家以后多多支持猪先飞！