数组模拟单向队列（Java语言实现）

素颜马尾好姑娘i 2024-04-17 18:45 81阅读 0赞

## 数组模拟单向队列（Java语言实现） ##

**队列介绍：**  
1.队列是一个有序列表，可以用**数组**或**链表**来实现。  
2.遵循**先入先出(First In First Out ，简FIFO)的原则，即：先存入队列的数据，最先取出；后存入的数据要后取出。  
如图：入队列  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80MzM5NTkxMQ_size_16_color_FFFFFF_t_70]  
出队列：  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80MzM5NTkxMQ_size_16_color_FFFFFF_t_70 1]用数组模拟队列的示意图：  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80MzM5NTkxMQ_size_16_color_FFFFFF_t_70 2]3.分析：一个队列类对象Queue，初始状态下，队列为空，队头指针front=-1,队尾指针rear=-1,其中front指向队列第一个元素的前一个位置，rear指向队列的最后一个元素的位置。当元素增添进队列时，front不会改变，rear会依次递增。当元素被取出**队列时，**front会递增，rear则不变。**  
4.利用**数组模拟单向队列**：  
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上图，其中**maxSize是该队列的最大容量。**  
因为队列的输出、输入分别是从队头、队尾来处理，因此需要两个变量front和rear分别记录队头和队尾的下表，**front会随着数据的输出而改变，rear会随着数据的输入而改变。**  
5.当我们将数据**存入队列**时，需要有以下两个步骤：  
（1）将rear往后移:rear+1，当front = = rear【队列为空】  
（2）若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；否则若rea r= = maxSize-1【队列满】  
其他操作在代码中的有写注释~  
6.代码实现：

package cn.Day02.demo1;
    
    import java.util.Scanner;
    
    /**
     * 使用数组模拟单向队列
     */
    public class ArrayQueueDemo {
        public static void main(String[] args) {
            //1.创建一个队列
            ArrayQueue arrayQueue=new ArrayQueue(4);
            char key=' ';//获取用户输入
            Scanner input=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");
                System.out.println("g(get):从队列取出数据");
                System.out.println("h(head):查看队列头数据");
                key=input.next().charAt(0);//读取一个字符
                switch (key){
                    case 's':
                        arrayQueue.show();
                        break;
                    case 'a':
                        System.out.println("请输入一个数");
                        int value=input.nextInt();
                        arrayQueue.addQueue(value);
                        break;
                    case 'g':
                        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':
                        try {
                            int res=arrayQueue.headQueue();
                            System.out.printf("取出的头数据是%d\n",res);
                        }catch (Exception e){
                            System.out.println(e.getMessage());
                        }
                        break;
                    case 'e':
                        input.close();
                        loop=false;
                        break;
                    default:
                        break;
                }
    
            }
            System.out.println("程序退出");
        }
    
    }
    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;//该数组用于存放数据，模拟队列
    
        //创建队列的构造器
        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,不能加入数据~");
                return;
            }
            rear++;//让rear后移
            arr[rear]=n;
        }
        //获取队列数据，出数据
        public int getQueue(){
            //判断队列是否为空
            if (isEmpty()){
                //通过抛出异常
                throw new RuntimeException("队列空，不能取数据");
            }
            front++;//front后移,因为front是指向队列头的前一个位置
            return arr[front];
        }
        //显示队列
        public void show(){
            if (isEmpty()){
                System.out.println("队列是空的，无数据");
                return;
            }
            for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
                System.out.print(arr[i]+" ");
            }
        }
        //显示队列的头数据
        public int headQueue(){
            if (isEmpty()){
                throw new RuntimeException("队列空，无数据");
            }
            return  arr[front+1];
        }
    }

7.问题分析并优化  
（1）目前数组使用一次就不能用了，没有达到复用的效果  
（2）将这个数组使用算法，改进成一个环形的数组  
详情见下一篇  
[https://blog.csdn.net/weixin\_43395911/article/details/100154143][https_blog.csdn.net_weixin_43395911_article_details_100154143]

[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80MzM5NTkxMQ_size_16_color_FFFFFF_t_70]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/04/17/7473fbfa5ad340719825b23866f4a566.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80MzM5NTkxMQ_size_16_color_FFFFFF_t_70 1]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/04/17/a13dc9afbe3e4599a0a86206882c6cdf.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80MzM5NTkxMQ_size_16_color_FFFFFF_t_70 2]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/04/17/be00f51b03cc4e878488982fe81d581a.png
[https_blog.csdn.net_weixin_43395911_article_details_100154143]: https://blog.csdn.net/weixin_43395911/article/details/100154143