Java编程内功之怎么实现队列

Java编程内功之怎么实现队列，相信很多没有经验的人对此束手无策，为此本文总结了问题出现的原因和解决方法，通过这篇文章希望你能解决这个问题。

基本介绍

队列是一个有序列表,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]=%d\n", 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

1. 鸿蒙官方战略合作共建--HarmonyOS技术社区

2. 目前这个数组使用一次就不能用,没有达到复用的效果.

3. 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

1. 鸿蒙官方战略合作共建--HarmonyOS技术社区

2. 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

3. 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

4. 当队列满时,条件是(rear+1)%maxSize = front.

5. 当队列为空时条件,rear == front 空.

6. 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]=%d\n", 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];     } }

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