数据结构-简单队列

1.简介

队列为一个有序列表，可以用数组或链表来实现。

先进先出原则。先存入队列的数据先取出，后存进队列的数据后取出。

这里对比一下，栈是后来者居上

下面使用数组来模拟队列，用数组的结构来存储队列的数据：

Queue中两个指针，front为队首，rear为队尾。maxSize是该队列的最大容量。当有数据加进来时，加到队尾，front没有变化，而rear在增加。当数据被取出，从对头取出，rear没有变化，而front在增加。front随数据输出而改变，rear随数据输入而改变。

怎么记呢？就是，现在你在军训排队，然后你来晚了迟到了，你这时候偷偷排到队尾去，队尾就后移了。然后教官是站在队伍前方的，他对着队伍说：出列！然后队头这个人就站出来了，队头这个位置就空出来了。

还可以就按超市排队结账，肯定是排在前面的人先结账，后面来的就在队尾排队，你排到了队尾，队就变长了，队尾就后移了。前面的队头的人结完账走了，队伍就变短了，队头也后移到了下一个人。

2.将数据加入队列思路：

数据加入队列，addQueue。入队处理有两个步骤：

将尾指针后移，rear+1。若队满了则不能加入数据。
若尾指针rear小于队列最大下标maxSize-1，则将数据存入rear指的这个数组元素中。否则就无法存入数据。

注：因为数组下标从0开始，队列容量maxSize，所以最大下标是maxSize-1。

3.从队列取出数据思路：

若数组为将头指针后移，front+1。若队为空则不能取出数据。

4.判断队列满和空：

当front==rear则队列为空

当rear==maxSize-1则队列满

5.将数据加入队列代码：

java 复制代码

package com.xjj.queue;

import java.nio.Buffer;
import java.util.Scanner;

public class ArrayQueue {
    public static void main(String[] args) {
        //创建一个队列
        MyArrayQueue arrayQueue = new MyArrayQueue(3);
        //测试从控制台输入数据到队列
        char key = ' ';//接收用户输入
        Scanner scanner = new Scanner(System.in);
        boolean loop = true;
        while (loop) {
            System.out.print("s(show)展示队列\t");
            System.out.print("e(exit)退出\t");
            System.out.print("a(add)添加数据\t");
            System.out.print("g(get)取出数据\t");
            System.out.print("h(head)查看队头数据\t\n");
            key = scanner.next().charAt(0);//接收一个字符
            switch (key) {
                case 's':
                    arrayQueue.showQueue();
                    break;
                case 'a':
                    System.out.println("添加一个数据");
                    try{
                        int value = scanner.nextInt();//假如需要输入一个整数
                        arrayQueue.addQueue(value);
                    }
                    catch (Exception e){
                        System.out.println(e.getMessage());
                    }
                    break;
                case 'g':
                    try {//这里用try catch是因为可能有异常抛出
                        int res = arrayQueue.getQueue();
                        System.out.printf("取出的数据为：%d\n", res);
                    } catch (Exception e) {
                        System.out.println(e.getMessage());//这里的e.getMessage()就是方法里的异常消息
                    }
                    break;
                case 'h':
                    try {
                        int res = arrayQueue.headQueue();
                        System.out.printf("队头数据为：%d\n",res);
                    } catch (Exception e) {
                        System.out.println(e.getMessage());
                    }
                    break;
                case 'e':
                    scanner.close();//关闭输入
                    loop=false;
                    break;
                default:
                    break;
            }
        }
        System.out.println("程序退出");
    }
}

//用数组模拟队列
class MyArrayQueue {
    private int maxSize;//队列的最大容量
    private int front;//队列头
    private int rear;//队列尾
    private int[] QueueArr;//用于存放数据的数组，模拟队列

    //先创建队列的构造器
    public MyArrayQueue(int arrMaxSize) {
        maxSize = arrMaxSize;
        QueueArr = new int[maxSize];
        front = -1;//指向队列头部前一个位置。当还没有在队列中添加数据时指向队列头的前一个位置
        rear = -1;//指向队列尾部。指向队列尾部的数据（就是直接是队列最后一个数据）
    }

    //判断队列是否满
    public boolean isFull() {
        return rear == maxSize - 1;//如果尾指针直接在最大下标，不就是满了吗
    }

    //判断队列是否空
    public boolean isEmpty() {
        return rear == front;
    }

    //添加数据到队列
    public void addQueue(int n) {
        //先判断队列满没满，满了就加不了数据
        if (isFull()) {
            //抛出异常
            throw new RuntimeException("队满，无法加数据");
        }
        rear++;//rear后移一位就是加进去了
        QueueArr[rear] = n;//这个队尾位置就放这个数据
    }

    //从队列中取数据，出队列
    public int getQueue() {
        if (isEmpty()) {
            //抛出异常
            throw new RuntimeException("队空，无法取数据");
        }
        front++;//front后移一位就是队头，因为front本来是指向队头前一个位置，后移一位就正好指向队头了
        return QueueArr[front];//返回队头这个数据
    }

    //显示队列所有数据
    public void showQueue() {
        if (isEmpty()) {
            System.out.println("队列为空，没有数据");
            return;
        }
        //遍历
        for (int i = 0; i < QueueArr.length; i++) {
            System.out.printf("QueueArr[%d]=%d\n", i, QueueArr[i]);
        }
    }

    //显示队列的队头数据
    public int headQueue() {
        //判断是否为空
        if (isEmpty()) {
            throw new RuntimeException("队列为空，没有数据");
        }
        //从队列头前一位指向队列头
        return QueueArr[front+1];
    }
}

6.运行结果：

设置队列最大长度为3。先显示队列数据，再把5加入队列，显示队列

再把6和7加入队列，显示队列

在队满的情况下把8加入队列，显示队满无法加数据

再查看队头数据，为5，再从队列取数据，取出后显示队列，再查看队头数据，为6，再从队列取数据，再查看队头数据，为7

再从队列取出数据，查看队头数据，发现队列为空，再从队列取数据、显示队列，都是为空。最后退出程序。

可以看到确实用数组实现了队列。

不过这样直接用数组，取出数据之后原来队首的位置也不能放数据，浪费了。

我们从运行结果也可以看到，从队列中取出数据后，只是指针移动了，用来模拟的数组中队头数据还是在那里。但是随着指针移动，也指不到队头的前面了。

也就是数组使用一次就不能用了，没有达到复用的效果。要改进的话我们可以把这个数组改造成一个环型队列，用取模的方式。

下一篇写环形队列^_^加油加油