数据结构基础:Java数组实现一次性队列

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1.基本概念

队列是一种先进先出的数据结构,类似于管道;当红球、蓝球、黑球依次进入管道后,管道中的排序也是红、蓝、黑;若要取出球,也只能依次取出:红、蓝、黑。

Tom想打到Jerry,必须依次把蓝、绿、黄......打掉,最后才能取到Jerry;

在使用代码写队列时,需要使用两个指针表示队列的首位数据front和尾部数据rear;如果要用数组,需要明确数组大小,避免队列数据超出数组范围。

在进行取数据时,通过front指针获取最前面的数据,然后front指针重新指向最前面的数据;在进行增加数据时,需要考虑当前队列是否超出数组大小,再将数据增加到最后,并且rear指针后移一位;

2.代码实现-一次性数组

java 复制代码
package queue;

import java.util.Scanner;

/**
 * 队列 用数组实现
 * 数据直接从0位置存放到数组中,新数据向后面存储
 * 队列新增数据时,rea指针移位;rear指向最后一位数据
 * 队列取出数据时,front指针移位;front指向首部数据的前一位
 * <p>
 * 目前队列问题:只能使用一次数组,即使数组为空,当rear指针移动到末尾,也不能增加数据
 */
public class ArrayQueue {
    public static void main(String[] args) {
        QueueArr queue = new QueueArr(3);
        char key = ' '; // 接收用户输入
        Scanner scanner = new Scanner(System.in); // 创建键盘输入管道
        boolean loop = true; // 循环标识符
        // 队列测试菜单
        while (loop) {
            System.out.println("s(show):显示队列");
            System.out.println("a(add):添加数据");
            System.out.println("g(get):取出数据");
            System.out.println("h(head):查看头部数据");
            System.out.println("e(exit):退出队列");
            System.out.println("请输入操作项:");
            key = scanner.next().charAt(0);
            switch (key) {
                case 's':
                    queue.showQueue();
                    break;
                case 'a':
                    System.out.println("请输入一个整数:");
                    queue.addQueue(scanner.nextInt());
                    break;
                case 'g':
                    try {
                        System.out.println(queue.getQueue());
                        break;
                    } catch (Exception e) {
                        System.out.println(e.getMessage());
                    }
                case 'h':
                    try {
                        System.out.println(queue.headQueue());
                        break;
                    } catch (Exception e) {
                        throw new RuntimeException(e.getMessage());
                    }
                case 'e':
                    loop = false;
                    break;
                default:
                    System.out.println("输入的操作项不对!");
            }
        }
    }
}

/**
 * 队列类
 */
class QueueArr {
    private int[] arr; // 队列数组
    private int maxSize; // 队列数组最大容量
    private int front; // 队列头部 记录头部数据的index值
    private int rear; // 队列尾部 记录尾部数据的index值

    /**
     * 队列构造器
     *
     * @param size 指定队列长度
     */
    public QueueArr(int size) {
        this.maxSize = size; // 为队列最大容量赋值
        this.arr = new int[size]; // 构建队列数组
        this.front = -1; // 默认值
        this.rear = -1; // 默认值
    }

    /**
     * 判断队列是否已满
     *
     * @return 布尔值
     */
    public boolean isFull() {
        // 如果rear指针指向了数组最后的位置,表示已满
        return this.rear == this.maxSize - 1;
    }

    /**
     * 判断队列是否为空
     *
     * @return 布尔值
     */
    public boolean isEmpty() {
        // 如果front与rear数值相同,表示没有数据进入队列,此时队列为空
        return this.front == this.rear;
    }

    /**
     * 队列添加数据
     *
     * @param data 添加的数据
     */
    public void addQueue(int data) {
        // 判断队列是否已满,未满则添加数据;已满则提示并退出
        if (isFull()) { // 队列已满
            System.out.println("队列已满,无法添加数据!");
        } else { // 队列未满,可以添加数据
            this.rear++; // 确定新数据存放的index位置
            this.arr[this.rear] = data; // 将新数据增加到数组中
            System.out.println("已添加新数据!");
        }
    }

    /**
     * 取出一位队列值
     *
     * @return 返回队列首部数据
     */
    public int getQueue() {
        // 先判断队列是否为空
        if (isEmpty()) { // 空队列,抛出异常
            throw new RuntimeException("队列为空!");
        } else { // 队列中有数据
            this.front++; // 首部指针移位
            return this.arr[this.front]; // 获取首部数据
        }
    }

    /**
     * 显示队列头部数据,注意不是取出数据
     *
     * @return 返回队列头部数据
     */
    public int headQueue() {
        // 先判断队列是否为空
        if (isEmpty()) { // 空队列,抛出异常
            throw new RuntimeException("队列为空!");
        } else { // 队列中有数据
            return this.arr[this.front + 1]; // 返回首部数据
        }
    }

    /**
     * 打印队列数据
     */
    public void showQueue() {
        // 先判断队列是否为空,不为空时才打印数据
        if (isEmpty()) { // 空队列
            System.out.println("队列为空!");
        } else { // 队列中有数据
            for (int i = 0; i <= this.rear; i++) { // 遍历到尾部指针为止
                System.out.printf("%d\t", this.arr[i]);
            }
            System.out.println();
        }
    }
}
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