环形队列的输出_Java数据结构:使用数组实现环形队列详解
队列
队列是一种特殊的线性表,特殊之处在于它只允许在表的前端(front)进行删除操作,而在表的后端(rear)进行插入操作,和栈一样,队列是一种操作受限制的线性表。进行插入操作的端称为队尾,进行删除操作的端称为队头。
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
使用数组实现队列
静态队列
环形队列
静态队列实现
了解到队列的基本概念之后,就需要准备以下参数
int front = -1;(队头)
int rear = -1;(队尾)
int maxSize(最大数量)
int [] array(数组)
这里我默认队头和队尾默认值为-1,可按自己想法确定
解析几个必要方法
/**
* 判断队列是否为空
*
* @return
*/
public boolean isEmpty() {
return front == rear;
}
用于出队列时的判断,如果没有队列中没有数据,则不能出队列
/**
* 判断队列是否满
*
* @return
*/
public boolean isFull() {
return rear == maxSize - 1;
}
用于加入队列的判断,如果队列已经满了,则不能加入队列
/**
* 加入队列 从队尾开始添加 rear往后移动
*
* @param value
*/
public void addQueue(int value) {
if (isFull()) {
System.out.println("队列已满!");
return;
}
rear++;
array[rear] = value;
System.out.println("添加成功");
}
加入队列,如果队列已满无法加入;否则队尾位置后移,添加到数组中
/** 取出队列 从队头开始取 font往后移动 */
public int getQueue() throws Exception {
if (isEmpty()) {
throw new RuntimeException("队列为空!");
}
front++;
int value = array[front];
return value;
}
出队列,如果队列为空无法移出;否则队头位置后移,获取结果
/** 输出队列 */
public void showQueue() {
if (isEmpty()) {
System.out.println("队列为空!");
return;
}
for (int i = front; i < array.length; i++) {
System.out.printf("array[%d]:%d\n", i, array[i]);
}
}
输出队列结果,如果队列为空不输出;否则从队头位置开始,到数组最后位置进行输出
3.以上就是静态队列的重要几个方法的实现,可以发现使用数组实现静态队列,这个队列只能使用一次,因为当加入队列到达队列的最大值时,就已经无法添加了;下面继续使用数组来实现环形队列解决这个问题
环形队列实现
重点:使用%取模实现简单算法,对实现静态队列的方法进行改造,保证始终在数组界限内操作
准备参数
int front = 0;(队头)
int rear = 0;(队尾)
int maxSize(最大数量)
int [] array(数组)
现将队头和队尾默认值修改为0
方法改造
/**
* 判断队列是否为空
*
* @return
*/
public boolean isEmpty() {
return front == rear;
}
不用改动
/**
* 判断队列是否满
*
* @return
*/
public boolean isFull() {
return (rear + 1) % maxSize == front;
}
保证从队头开始到队尾等于最大数量则为满
rear+1:原因是如果当front和rear都为0时即满足isFull条件也满足isEmpty条件
所以+1是为了防止条件冲突,预留一个空位
%maxSize 是为了保证始终在数组下标界限内操作
/**
* 加入队列
*
* @param value
*/
public void addQueue(int value) {
if (isFull()) {
System.out.println("队列已满!");
return;
}
array[rear] = value;
rear = (rear + 1) % maxSize;
System.out.println("添加成功");
}
从队尾开始添加 rear往后移动
%maxSize 是为了保证始终在数组下标界限内操作
/** 取出队列 */
public int getQueue() throws Exception {
if (isEmpty()) {
throw new RuntimeException("队列为空!");
}
int value = array[front];
front = (front + 1) % maxSize;
return value;
}
从队头开始取 front往后移动
%maxSize 是为了保证始终在数组下标界限内操作
/**
* 计算队列中的有效数据个数
*
* @return
*/
public int getSize() {
return (rear - front + maxSize) % maxSize;
}
新增方法,用于循环输出队列结果使用,静态队列使用的是数组长度,而环形队列则需要算出实际有效个数(其实就是从队头到队尾的数据)
拆分理解:
① (rear - front + maxSize) % maxSize = rear % maxSize + front % maxSize + maxSize % maxSize
②rear%maxSize:取实际在数组内有效下标 front同理
③(rear-front)%maxSize +1则为列尾和列首的距离
④+1是因为(rear-front)%maxSize是它们间的距离,实际+1才是有效个数
其实:(rear - front) % maxSize + 1更容易让人理解
/** 输出队列 */
public void showQueue() {
if (isEmpty()) {
System.out.println("队列为空!");
return;
}
for (int i = front; i < front + getSize(); i++) {
// 取值时需要下标%maxSize,是因为如果发生先全添加后取出再添加不取出时,front会大于数组最大下标,导致异常
System.out.printf("array[%d]:%d\n", i % maxSize, array[i % maxSize]);
}
}
front + getSize() 为最后一个数据的位置
i%maxSize 是为了保证始终在数组下标界限内操作
3.至此环形队列改造完成,对于第一次接触数据结构和算法的朋友,使用数组实现环形队列,需要仔细理解%和具体算法的的含义。这里附上github的代码地址供参考:https://github.com/hlning/CircularQueue.git。
结束语
本人不常写文章,如有问题,请大家多多指教,谢谢!
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