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Java编程内功-数据结构与算法「队列」
发布时间：2025-11-05 01:28:13 来源：云智核 作者：域名
基本介绍
队列是编程一个有序列表,可以用数组或者链表来实现
遵循先入先出的原则,即先存入队列的数据,要先取出.后存入的要后取出
数组模拟队列
队列本身是有序列表,若使用数组的结构来存储队列的数据,则队列数组的声明如下图,其中maxSize是该队列的最大容量.
因为队列的输入\输出是分别从前后端来处理,因此需要两个变量front及rear分别记录队列前后端的下标,front会随着数据输出而改变,而rear则是随着数据输入而改变.
代码案例
package com.structures.queue; import java.util.Scanner; public class ArrayQueueDemo { public static void main(String[] args) { ArrayQueue arrayQueue = new ArrayQueue(3); char key = ;//接受用户输入 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"); key = scanner.next().charAt(0); switch (key) { case s: arrayQueue.showQueue(); break; case a: System.out.println("输入一个整数"); int value = scanner.nextInt(); arrayQueue.addQueue(value); break; case g: try { int queue = arrayQueue.getQueue(); System.out.printf("取出的数据是%d", queue); }catch (Exception e){ System.out.println(e.getMessage()); } break; case e: scanner.close(); loop = false; break; case h: try { int head = arrayQueue.headQueue(); System.out.printf("取出队列头的数据是%d", head); }catch (Exception e){ System.out.println(e.getMessage()); } 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 { //表示数组最大容量 private int maxSize; //队列头 private int front; //队列尾 private int rear; //用于存放数据,模拟队列 private int[] arr; //创建队列构造器 public ArrayQueue(int arrMaxSize) { maxSize = arrMaxSize; arr = new int[maxSize]; front = -1;//指向队列头的前一个位置 rear = -1;//指向队列尾的数据,即就是队列最后一个数据 } //判断队列是否满 public boolean isFull() { return rear == maxSize - 1; } //判断队列是企商汇否为空 public boolean isEmpty() { return rear == front; } //添加数据到队列 public void addQueue(int n) { if (isFull()) { System.out.println("队列不能加入数据"); return; } rear++;//让rear 后移 arr[rear] = n; } //获取队列数据,出队列 public int getQueue() { if (isEmpty()) { throw new RuntimeException("队列为空,不能取数据"); } front++; return arr[front]; } //显示队列所有数据 public void showQueue() { if (isEmpty()) { System.out.println("队列为空,没有数据"); } for (int i = 0; i < this.arr.length; i++) { System.out.printf("arr[%d]=%dn", i, arr[i]); } } //显示队列的头数据,注意不是取数据 public int headQueue() { if (isEmpty()) { throw new RuntimeException("队列为空,没有数据"); } return arr[front + 1]; } }问题分析
目前这个数组使用一次就不能用,没有达到复用的效果. 将这个数组使用算法,改进成一个环形的队列:取模%改进成环形队列的思路分析
front变量的含义做一个调整:front 就指向队列的第一个元素,也就是arr[front]就是队列的第一个元素,front的初始值=0 rear变量的含义做一个调整:rear 指向队列的最后一个元素的后一个位置,因为希望空出一个空间作为约定.rear初始值=0 当队列满时,条件是(rear+1)%maxSize = front. 当队列为空时条件,rear == front 空. 当我们这样分析,队列中有效的数据的个数=(rear+maxSize-front)%maxSize.环形队列代码案例
package com.structures.queue; import java.util.Scanner; public class CircleArrayQueue { public static void main(String[] args) { CircleArray arrayQueue = new CircleArray(4);//这里设置4,其队列的有效数据最大是3 char key = ;//接受用户输入 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"); key = scanner.next().charAt(0); switch (key) { case s: arrayQueue.showQueue(); break; case a: System.out.println("输入一个整数"); int value = scanner.nextInt(); arrayQueue.addQueue(value); break; case g: try { int queue = arrayQueue.getQueue(); System.out.printf("取出的数据是%d", queue); }catch (Exception e){ System.out.println(e.getMessage()); } break; case e: scanner.close(); loop = false; break; case h: try { int head = arrayQueue.headQueue(); System.out.printf("取出队列头的b2b供应网数据是%d", head); }catch (Exception e){ System.out.println(e.getMessage()); } default: break; } } System.out.println("程序退出"); } } class CircleArray { //表示数组最大容量 private int maxSize; //front变量的含义做一个调整:front 就指向队列的第一个元素,也就是arr[front]就是队列的第一个元素,front的初始值=0 private int front; //rear变量的含义做一个调整:rear 指向队列的最后一个元素的后一个位置,因为希望空出一个空间作为约定.rear初始值=0 private int rear; //用于存放数据,模拟队列 private int[] arr; public CircleArray(int arrMaxSize) { maxSize = arrMaxSize; arr = new int[maxSize]; } //判断队列是否满 public boolean isFull() { return (rear + 1) % maxSize == front; } //判断队列是否为空 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,队列不能加入数据"); return; } //直接将数据加入 arr[rear] = n; //将rear后移,这里必须考虑取模 rear = (rear + 1) % maxSize; } //获取队列数据,出队列 public int getQueue() { if (isEmpty()) { throw new RuntimeException("队列为空,不能取数据"); } //这里需要分析front是指向队列的第一个元素, //1.先把front对应的值保存到一个临时变量, //2.将front后移,考虑取模 //3.将临时保存的变量返回 int value = arr[front]; front = (front + 1) % maxSize; return value; } //显示队列所有数据 public void showQueue() { if (isEmpty()) { System.out.println("队列为空,没有数据"); } //从front开始遍历 for (int i = front; i < front + size(); i++) { System.out.printf("arr[%d]=%dn", i % maxSize, arr[i % maxSize]); } } //求出当前队列有效数据的个数 public int size() { return (rear + maxSize - front) % maxSize; } //显示队列的头数据,注意不是取数据 public int headQueue() { if (isEmpty()) { throw new RuntimeException("队列为空,没有数据"); } return arr[front]; } }【编辑推荐】
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