数组模拟队列

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)

思路

maxSize为队列最大容量
front和rear记录队列前后端的下标
front随着队列输出而改变，rear随着队列输入而改变
当front = rear时，队列为空
当rear = maxSize -1 时，队列满

代码实现

public class Demo02ArrayQueue {public static void main(String[] args) {//测试//创建一个队列ArrayQueue queue = new ArrayQueue(3);//设置队列最大值为3boolean flag = true;char key = ' ';//用于接收输入字符Scanner scanner = new Scanner(System.in);while (flag){System.out.println("请输入相应的命令操作队列");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):从队列中取出数据");System.out.println("h(head):查看队列头的数据");key= scanner.next().charAt(0);switch (key){case 's':queue.showQueue();break;case 'e':flag=false;break;case 'a':System.out.println("输入一个数：");int value = scanner.nextInt();queue.addQueue(value);break;case 'g':try {int res =  queue.getQueue();System.out.println("被取出的数据是"+res);}catch (Exception e){System.out.println(e.getMessage());}break;case 'h':try {queue.showHead();}catch (Exception e){System.out.println(e.getMessage());}break;}}}
}
//使用数组模拟队列，编写一个ArrayQueue类
class ArrayQueue{private int maxSize;//队列最大值private int font;//队列头，指向队列头数据的前一个位置private int rear;//队列尾，指向队列尾数据本身下标private int[] arr;//存放队列的数组public ArrayQueue() {}public ArrayQueue(int maxSize) {this.maxSize = maxSize;arr = new int[maxSize];font=-1;rear=-1;}//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 == font;}//添加数据到队列,n为添加的数据public void addQueue( int n){if (isFull()){System.out.println("队列已满，无法添加数据到队列");}else {rear++;arr[rear] = n;}}//从队列中取出数据public int getQueue(){if (isEmpty()){//抛出异常throw  new RuntimeException("队列空，不能取出数据");}else {font++;//返回被取出的数据return arr[font];}}//显示队列public void showQueue(){if (isEmpty()){System.out.println("队列为空！");}else {//font为队头的前一个下标，所以font+1就是头数据的下标for (int i = font+1; i <rear+1 ; i++) {System.out.println(arr[i]);}}}public void showHead(){if (isEmpty()){throw  new RuntimeException("队列空，不能取出数据");}else {System.out.println("队列头数据为"+arr[font+1]);}}
}

问题分析并优化

数组使用一次就不能用了，没有达到复用的效果
将这个数组使用算法，改进成一个环形队列，取模：%

数组模拟环形队列

思路

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)

注意点：

front表示队列头本身下标，rear表示队列尾下一个数据的下标，初始值都为0
（rear+1）%maxSize == front判断队列是否已满
添加元素 rear=（rear+1）%maxSize，防止下标越界任何数取余不会超过除数。获取元素也一样。
size（）返回队列中有效数据的个数（rear+maxSize - front）%maxSize，+maxSize使rear-front不会为负数
遍历时 i%maixsize 不会越界

代码实现


public class Demo03CircleArrayQueue {public static void main(String[] args) {//测试//创建一个队列CircleArrayQueue queue = new CircleArrayQueue(4);//设置队列最大值为3boolean flag = true;char key = ' ';//用于接收输入字符Scanner scanner = new Scanner(System.in);while (flag){System.out.println("请输入相应的命令操作队列");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):从队列中取出数据");System.out.println("h(head):查看队列头的数据");key= scanner.next().charAt(0);switch (key){case 's':queue.showQueue();break;case 'e':flag=false;break;case 'a':System.out.println("输入一个数：");int value = scanner.nextInt();queue.addQueue(value);break;case 'g':try {int res =  queue.getQueue();System.out.println("被取出的数据是"+res);}catch (Exception e){System.out.println(e.getMessage());}break;case 'h':try {queue.showHead();}catch (Exception e){System.out.println(e.getMessage());}break;}}}
}//使用数组模拟队列，编写一个ArrayQueue类
class CircleArrayQueue{private int maxSize;//队列最大值private int font;//队列头，默认为0，指向队列头数据的下标private int rear;//队列尾，默认为0，指向队列尾数据的后一个数据的下标private int[] arr;//存放队列的数组public CircleArrayQueue() {}public CircleArrayQueue(int maxSize) {this.maxSize = maxSize;arr = new int[maxSize];}//判断队列是否满public boolean isFull(){return (rear+1)%maxSize==font;}//判断队列是否为空public boolean isEmpty(){return rear == font;}//添加数据到队列,n为添加的数据public void addQueue( int n){if (isFull()){System.out.println("队列已满，无法添加数据到队列");}else {arr[rear] = n;//防止rear越界,任何数取余不会超过除数。//将rear后移rear = (rear+1)%maxSize;}}//从队列中取出数据public int getQueue(){if (isEmpty()){//抛出异常throw  new RuntimeException("队列空，不能取出数据");}else {int value = arr[font];//防止font越界,任何数取余不会超过除数。//将font后移font = (font+1)%maxSize;//返回被取出的数据return value;}}//显示队列public void showQueue(){if (isEmpty()){System.out.println("队列为空！");}else {//font为队头的前一个下标，所以font+1就是头数据的下标for (int i = font; i <size() ; i++) {//防止i%maxSize下标越界System.out.println(arr[i%maxSize]);}}}public int size(){return (rear+maxSize-font)%maxSize;}public void showHead(){if (isEmpty()){throw  new RuntimeException("队列空，不能取出数据");}else {System.out.println("队列头数据为"+arr[font]);}}
}

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（数据结构与算法）数组模拟队列和环形队列

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