数组模拟实现队列（Java语言描述）

队列的实例：电影院购票、排队打饭、去麦当劳买吃的，银行排队叫号等等这些场合都需要排队，生活中的各种排队现象就展示了队列的实例

队列的介绍：队列是个有序列表

队列的实现方式：

数组
链表

注意：若使用数组来模拟实现队列，就是顺序存储，若使用链表来实现队列，就是链式存储。

队列的重要原则（或者叫做特点）：先入先出（FIFO） ，也就是说谁先进入到队列谁就会先被调出去。即：先存入队列的数据要先取出，反之，后存入队列的数据要后取出

使用数组来模拟实现队列

画图分析：

rear ：表示队尾，就是队列的尾部

front:表示对首，就是队列的头部

当把数据添加到队列中时，front的值和位置不会产生变化，而rear队尾的位置和值会随着数据的增加变化而变化。由此说明，往队列中添加数据是从队列尾部rear加，变化的是rear，而不是front

当把数据从队列中取出时，rear的值和位置不会产生变化，而front队首的位置和值会随着数据的减少变化而变化。由此说明：往队列中取出数据是从队列头部front取出的，变化的是front，而不是rear

若使用数组的结构来存储队列的数据，则数组队列的声明如下图所示：

设计队列时，首先定义个ArrayQureue类，类中有4个属性（也叫做成员变量）分别是数组queueArr[]、maxsize、front和rear

maxsize:代表队列的最大容量，就是该队列数组最大能存储多少个数据

rear:用来记录队列的队尾

front:用来记录队列的队首

queueArr[]:数组模拟实现队列，队列存的数据就是存放在数组中的。

队列的常用操作：（重要）

创建队列
把数据添加到队列中（入队列）
把数据从队列从取出来（出队列）

入队列思路分析：

将入队列这个功能写成一个对应的成员方法addQueue(int n)

实现入队列需要两个步骤：

首先必须判断队列是否已满rear == maxsize - 1,当队尾rear = maxsize - 1时，则说明队列已经满了，就不能实现入队列了，反之，当队尾rear != maxsize - 1 || real < maxsize - 1时，则说明队列未满，就可实现入队列操作

注意：判断队列是否满，取决于maxsize和rear之间的关系

画图分析：
将队尾rear ++,rear的位置往后移动以下，数据从队尾加入。

出队列思路分析：

将出队列这个功能写成一个对应的成员方法getQueue(int num)

实现出队列需要两个步骤：

首先判断队列是否为空rear == front，若队首和队尾相等了rear = front,则证明队列是空的，就不能实现出队列的操作,若强制实现出队列，会抛出数组下标越界异常，反之,则证明队列不为空，则可实现出队列的操作。

注意：判断队列是否满，取决于front和rear之间的关系

画图分析：
将队首front ++,front的位置往后移动以下，数据从队首取出。

画图分析：

当front = - 1时, 队列中的第一个数据是queueArr[0],front指向的是队列头的前一个位置,front不包含这个queueArr[0]数据,当front ++ ;这时front = 0，然后实现return queueArr[front];出队列操作，则证明queueArr[0]出队列了，同理，队列中不再包含queueArr[0]这个数据，那么队列中的第一个数据所在的位置由原来的queueArr[0]变为了现在的queueArr[1]。画图分析：

代码实现：

import java.util.Scanner;
public class ArrayDemoTest{public static void main(String[] agrs){// 实例化 ArrayQueue对象ArrayQueue arrayQueue = new ArrayQueue(3);char c = ' ';Scanner input = new Scanner(System.in);boolean flag = true;while(flag){System.out.println("s (showQueue()) : 显示队列中的所有数据");System.out.println("a（addQueue()）:  实现入队列操作，把数据添加到队列中");System.out.println("g（getQueue()）:  实现出队列操作，把数据从队列中取出来");System.out.println("h (headQueue()) : 查看队列中的第一个数据");System.out.println("e (exit) : 退出程序");System.out.println("请选择(s、a、g、h、e):");c = input.next().charAt(0); switch(c) {case 'e':input.close(); flag = false;break;case 's':arrayQueue.showQueue();break;case 'a':System.out.println("请输入一个数:");int num = input.nextInt();arrayQueue.addQueue(num);break;case 'g':try{System.out.println("取出的数据是" + arrayQueue.getQueue());}catch(Exception e){System.out.println(e.getMessage());}break;case 'h':try{System.out.println("队列的第一个数据是" + arrayQueue.headQueue());}catch(Exception e){System.out.println(e.getMessage());}break;default:System.out.println("您输入的信息错误");break;}}System.out.println("程序正常退出");}
}
// 定义个ArrayQureue类
class ArrayQueue{// 编写属性（共4个）// maxsize : 表示队列的最大容量private int maxsize;// rear : 表示队列的尾部，即：队尾private int rear;// front :表示 队列的头部 即：队首private int front;// queueArr[] : 数组模拟实现队列，队列存的数据就是存放在数组中的private int queueArr[];// 编写队列的构造方法,实现将局部变量maxsize的值赋值给成员变量maxsize并对rear、front和queueArr[] 进行初始化// 带参构造public ArrayQueue(int maxsize){// 将局部变量maxsize的值赋值给成员变量maxsizethis.maxsize = maxsize;// 对rear、front和queueArr[] 进行初始化rear = -1;front = -1;queueArr = new int[maxsize];}// 无参构造public ArrayQueue(){}// 编写成员方法isFull(),用来判断队列是否满public boolean isFull(){// true : 满  false : 未满return rear == maxsize - 1; }// 编写成员方法isEmpty(),用来判断队列是否为空public boolean isEmpty(){// true : 空 false : 不为空return rear == front;}// 编写无返回值带参的成员方法,实现入队列addQueue(int num)，类似于setXxx(形参列表)方法public void addQueue(int num){if(isFull()){// 抛异常做处理，给提示文字System.out.println("队列已满,不能实现入队列操作");return;}queueArr[++rear] = num;}// 编写有返回值无参的成员方法,实现出队列getQueue(),类似于getXxx()方法public int getQueue(){if(isEmpty()){throw new RuntimeException("空队列，不能实现出队列操作");}return queueArr[++front];}// 编写成员方法，使用增强for循环 | 普通for循环遍历队列中的所有数据.public void showQueue(){if(isEmpty()){System.out.println("空队列,没有数据可以遍历");return;}/*for(int temp : queueArr){System.out.print(temp + " ");}*/for(int i = 0;i < queueArr.length ; i++){System.out.println("queueArr[" + i + "] = " + queueArr[i]);}}// 编写成员方法，显示队列的第一个数据,注意：不是出队列public int headQueue(){if(isEmpty()){throw new RuntimeException("空队列,队列中没有数据");   }return queueArr[front + 1];}
}

问题及优化：

目前数组使用一次就不能使用了，没有达到复用的效果
将这个数组使用算法改进成环形队列的数组，核心是采用取模% 来实现的

总结：

front 始终指向的是队列头的前一个位置，不是直接指向队列中的第一个数据，始终不包含队列中的第一个数据，front所指向的存储空间中始终没有数据。当rear 和front相等时，front不包含队列中的任何数据，因为队列是空的,也无法实现出队列操作。

rear指向队列的尾部的具体的数据，包含队列的最后一个数据。当rear 和front相等时，rear不包含队列中的任何数据，因为队列是空的。

画图分析：

判断队列是否满 ,取决于rear和 maxsize的关系rear == maxsize - 1
判断队列是否为空 ,取决于rear和 front的关系 rear == front

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