自定义队列

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自定义队列
- 数组队列
- - 简述：
- 数组环形队列

数组队列

简述：

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。
因为队列的输出、输入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，如图所示:

自定义简单数组对列（有问题，不能重复使用）

package com.njau.queue;import java.util.Scanner;/*** @author 张文军* @Description:arrayQueue数组队列* @Company:南京农业大学工学院* @version:1.0* @date 2019/8/249:06*/
public class ArrayQueue {int maxiSize;int front;int rear;int[] arr;public ArrayQueue(int maxiSize) {this.maxiSize = maxiSize;arr = new int[maxiSize];front = -1;rear = -1;}public Boolean isFull() {return rear == maxiSize - 1;}public boolean isEmpty() {return rear == front;}public void addQueue(int n) {if (isFull()) {System.out.println("queue hase full !");return;} else {arr[++rear] = n;}}public int getQueue() {if (isEmpty()) {throw new RuntimeException("queue is empty !");} else {return arr[++front];}}public void showQueue() {if (!isEmpty()) {for (int i = 0; i < arr.length; i++) {System.out.printf("arr[%d] = %d\n", i, arr[i]);}} else {System.out.println("queue is empty !");}}public int getQueueHead() {if (isEmpty()) {throw new RuntimeException("queue is empty!");} else {return arr[front + 1];}}/***  测试*/public static void main(String[] args) {ArrayQueue queue = new ArrayQueue(3);Scanner scanner = new Scanner(System.in);Boolean loop = true;while (loop) {System.out.println("s 展示");System.out.println("a 添加");System.out.println("g 取数据");System.out.println("h 显示头数据");System.out.println("e 退出");char key = scanner.next().charAt(0);switch (key) {case 's':queue.showQueue();break;case 'a':System.out.println("请输入数据：");int i = scanner.nextInt();queue.addQueue(i);break;case 'g':try {int queue1 = queue.getQueue();System.out.println("取出的数据是:" + queue1);} catch (Exception e) {System.out.println(e.getMessage());}break;case 'h':try {int queueHead = queue.getQueueHead();System.out.println("头数据:" + queueHead);} catch (Exception e) {System.out.println(e.getMessage());}break;case 'e':loop = false;break;default:break;}}System.out.println("exit !");}}

数组环形队列

上面简介和用数组简单实现了一下队列，但这种队列依然存在问题，问题就是用数组简单实现的队列会存在假溢出现象（即：在数据退出队列时，虽然数据未满，但是队列的 rear 已经是数组的大小，即显示已满。故不能继续插入数据），这样会极大的降低了数组的利用，所以，在这里我将会用数组实现一个环形队列，以解决这种问题。

首先在这里，声明了一个容量大小为8的数组，并标出了索引0-7，然后使用front和 rear 分别来表示队列的，队首和队尾；在下图中，front 和 rear 的位置一开始都指向是了索引0的位置，这意味着当front == rear 的时候队列为空，务必牢记这一点，以便区分后面介绍队列快满时的临界条件
front：表示队列队首，始终指向队列中的第一个元素（当队列空时，front指向索引为0的位置）
rear ：表示队列队尾，始终指向队列中的最后一个元素的下一个位置
元素入队，维护rear 的位置，进行rear ++操作
元素出队，维护front的位置，进行front++操作

按照上面的front和rear的意思，对队列的维护即对是简单的++操作，即：入队就是将rear++，front不变，出队就是front++，rear不变。
即如下图所示：

然而，如果再向后面添加，即当出现

即当rear指向数组的最后，而且队列也已经有元素出队时，应为rear不能再向后移动，所以虽然数组有空的空间，但却不能插入数据，此时就出现了数组假溢出现象。然而，如果rear的位置用（rear+1)% maxSize ，则就会避免出现这种情况，即我们将现在的数组看成是一个环，当rear=front=0时，数组为空，插入一条数据，rear = （rear+1 ）%maxSize = 1%8= 1；当队列上图情况时，即rear已经是移动到数组的最后一个位置，而且有数据已经出队时，这时插入数据时，rear = （rear+1 ）% maxSize = （7+1）%8 = 0，即循环到了下一个位置。同理，front的位置决定也是：front= (front+1)%maxSize，在这种情况下，必须要牺牲一个数组空间来（用于方便判断），而且判断队列是否已满的条件是rear==(front+1)%maxSize，为空rear==front ==0；

代码实现如下：

package com.njau.queue;/*** @author 张文军* @Description:数组循环队列* @Company:南京农业大学工学院* @version:1.0* @date 2019/9/23:42*/
public class ArrayCycleQueue {/*** 数组大小*/int maxiSize;/*** 指向队列的头元素*/int front;/*** 指向队列的最后一个元素的下一个元素*/int rear;/*** 数组*/int[] arr;public ArrayCycleQueue(int maxiSize) {this.maxiSize = maxiSize;arr = new int[maxiSize];front = 0;rear = 0;}public Boolean isFull() {return front == (rear + 1) % maxiSize;}public boolean isEmpty() {return rear == front;}public void addQueue(int n) {if (isFull()) {System.out.println("queue is full !");return;} else {arr[rear] = n;rear = (rear + 1) % maxiSize;}}public int getQueue() {if (isEmpty()) {throw new RuntimeException("queue is empty !");} else {int popData = arr[front];front = (front + 1) % maxiSize;return popData;}}public void showQueue() {if (!isEmpty()) {for (int i = 0; i < arr.length; i++) {System.out.printf("arr[%d] = %d\n", i, arr[i]);}} else {System.out.println("queue is empty !");}}public int getQueueHead() {if (isEmpty()) {throw new RuntimeException("queue is empty!");} else {return arr[front];}}}

测试：

    public static void main(String[] args) {ArrayCycleQueue queue = new ArrayCycleQueue(3);Scanner scanner = new Scanner(System.in);Boolean loop = true;while (loop) {System.out.println("s 展示");System.out.println("a 添加");System.out.println("g 取数据");System.out.println("h 显示头数据");System.out.println("e 退出");char key = scanner.next().charAt(0);switch (key) {case 's':queue.showQueue();break;case 'a':System.out.println("请输入数据：");int i = scanner.nextInt();queue.addQueue(i);break;case 'g':try {int queue1 = queue.getQueue();System.out.println("取出的数据是:" + queue1);} catch (Exception e) {System.out.println(e.getMessage());}break;case 'h':try {int queueHead = queue.getQueueHead();System.out.println("头数据:" + queueHead);} catch (Exception e) {System.out.println(e.getMessage());}break;case 'e':loop = false;break;default:break;}}System.out.println("exit !");}

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