银行排队的案例:
队列是一个有序列表,可以用数组或是链表来实现。
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
示意图:(使用数组模拟队列示意图)
当我们将数据存入队列时称为”addQueue”,addQueue 的处理需要有两个步骤:思路分析
将尾指针往后移:rear+1 , 当 front == rear 【空】
若尾指针 rear 小于队列的最大下标 maxSize-1,则将数据存入 rear 所指的数组元素中,否则无法存入数据。
rear == maxSize - 1[队列满]
代码实现:
package com.huan.queue; import java.util.Scanner; public class ArrayQueueDemo { public static void main(String[] args) { //测试 //创建一个队列 ArrayQueue arrayQueue = new ArrayQueue( 3 ); char key = ' '; //接收用户输入 Scanner scanner = new Scanner( System.in ); boolean run = true; //输出一个菜单 while (run){ System.out.println("s(show):显示队列"); System.out.println("e(exit):退出队列"); 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': arrayQueue.showQueue(); break; case 'a': System.out.println("请输入一个数"); int value = scanner.nextInt(); //将队列添加进去 arrayQueue.addQueue( value ); break; case 'g': //取出数据 try { int res = arrayQueue.getQueue(); System.out.printf("取出的数据是%d\n",res); }catch (Exception e){ System.out.println(e.getMessage()); } break; case 'h'://查看队列头的数据 try { int res = arrayQueue.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': //退出 scanner.close(); run = false; 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{ private int maxSize; //表示数组的最大容量 private int front ; //队列头 private int rear; //队列尾 private int[] arr; //该数据用于存放数据,模拟队列 //创建队列的一个构造器 public ArrayQueue(int arrMaxSize){ maxSize = arrMaxSize; arr = new int[maxSize]; front = -1; //指向队列头部,分析出front是指向队列头的前一个位置 rear = -1; //指向队列尾,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){ //判断队列是否满 if (isFull()){ System.out.println("队列满了,不能添加"); return; } rear++; // 让rear后移 arr[rear] = n; } //获取队列的数据,出队列 public int getQueue(){ //判断队列是否为空 if (isEmpty()){ //通过抛出异常 throw new RuntimeException("队列为空,不能取数据"); } front++; //让front后移 return arr[front]; } //显示队列的所有数据 public void showQueue(){ //遍历 if(isEmpty()){ //判断是否为空,如果为空则无法遍历, System.out.println("队列为空,无法遍历"); 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(){ //判断是否为空,如果为空,则没有数据 if (isEmpty()){ throw new RuntimeException("队列为空,没有数据"); } return arr[front+1]; } } 问题分析并优化目前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:%
对前面的数组模拟队列的优化,充分利用数组. 因此将数组看做是一个环形的。(通过取模的方式来实现即可)
分析说明: 尾索引的下一个为头索引时表示队列满,即将队列容量空出一个作为约定,这个在做判断队列满的时候需要注意 (rear + 1) % maxSize == front 满]
rear == front [空]
分析示意图:
代码实现:
package com.huan.queue; import java.util.Scanner; //TODO 环形队列 public class CircleArrayQueue { public static void main(String[] args) { //测试一把 System.out.println("测试数组环形队列案例"); //测试 //创建一个队列 CircleArray arrayQueue = new CircleArray( 4 ); //设置为4,但其队列的有效数据最大是3 char key = ' '; //接收用户输入 Scanner scanner = new Scanner( System.in ); boolean run = true; //输出一个菜单 while (run){ System.out.println("s(show):显示队列"); System.out.println("e(exit):退出队列"); 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': arrayQueue.showQueue(); break; case 'a': System.out.println("请输入一个数"); int value = scanner.nextInt(); //将队列添加进去 arrayQueue.addQueue( value ); break; case 'g': //取出数据 try { int res = arrayQueue.getQueue(); System.out.printf("取出的数据是%d\n",res); }catch (Exception e){ System.out.println(e.getMessage()); } break; case 'h'://查看队列头的数据 try { int res = arrayQueue.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': //退出 scanner.close(); run = false; break; default: break; } } System.out.println("程序退出!!!!"); } } class CircleArray{ private int maxSize; //表示数组的最大容量 //TODO front 的变量的含义做一个调整:front 就指向队列的第一个元素,也就是说arr[front]就是队列的第一个元素 //TODO front 的初始值 = 0 private int front ; //队列头 //TODO 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 //TODO rear 的初始值 = 0 private int rear; //队列尾 private int[] arr; //该数据用于存放数据,模拟队列 public CircleArray(int arrMaxSize){ maxSize = arrMaxSize; arr = new int[maxSize]; // front = 0; // rear = 0; } //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){ //判断队列是否满 if (isFull()){ System.out.println("队列满了,不能添加"); return; } //直接将数据就可以了 // rear++; // 让rear后移 arr[rear] = n; //将rear 后移,这里必须考虑取模 rear = (rear + 1) % maxSize; } //获取队列的数据,出队列 public int getQueue(){ //判断队列是否为空 if (isEmpty()){ //通过抛出异常 throw new RuntimeException("队列为空,不能取数据"); } // front++; //让front后移 //这里需要分析出front是指向队列的第一个元素 //1.先把front对应的值保留到一个临时变量 //2.将front 后移,考虑去模 //3.将临时保存的变量返回 int value = arr[front]; front = (front + 1) % maxSize; return value; } //显示队列的所有数据 public void showQueue(){ //遍历 if(isEmpty()){ //判断是否为空,如果为空则无法遍历, System.out.println("队列为空,无法遍历"); return; } //思路:从front开始遍历,遍历多少个元素 //动脑思考!!!!!!!!! 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(){ //rear = 1 //front = 0 //maxSize = 3 return (rear + maxSize - front) % maxSize; } //显示队列的头数据,注意:不是取出数据 public int headQueue(){ //判断是否为空,如果为空,则没有数据 if (isEmpty()){ throw new RuntimeException("队列为空,没有数据"); } return arr[front]; } }