用數組模擬隊列

定義

隊列是一種特殊的線性表，它的特點是先進先出，即先入隊列的先隊列。隊列的插入是在隊列尾部（rear），隊列的刪除是在隊列頭部（front）

數組模擬隊列

變量說明

maxSize：隊列的最大容量
rear：記錄隊列尾部的下標，指向隊尾元素,隊尾元素爲 arr[rear]
front：記錄隊列頭部的下標，指向隊列頭的前一個位置，即隊列的第一個元素爲 arr[front+1]

隊列滿的條件：
rear=maxSize-1
隊列空的條件：
rear=front

代碼實現

//使用數組模擬隊列-編寫一個ArrayQueue類
class ArrayQueue{
    private int maxSize; //數組的最大容量
    private int front; //指向隊列頭
    private int rear; //指向隊列尾
    private int[] arr; //該數組用於存放數據，模擬隊列


    //創建隊列的構造器
    public ArrayQueue(int arrayMaxSize){
        maxSize=arrayMaxSize;

        arr=new int[maxSize];
        front =-1;//指向隊列頭部,在分析出front是指向隊列頭的前一個位置，
        rear=-1; //指向隊列尾部，指向隊列尾部的元素（及就是隊列的最後一個位置）
    }

    //判斷隊列是否滿
    public boolean isFull(){
        return rear==maxSize-1;
    }

    //判斷隊列是否爲空
    public boolean isEmpty(){
        return rear==front;
    }

    //添加數據到隊列
    public void addQueue(int n){
        //判斷隊列是否滿
        if (isFull()){
            System.out.println("隊列滿，不能加入數據！");
            return;
        }
        rear++;
        arr[rear]=n;
    }
    //獲取隊列的數據，數據出隊列
    public int getQueue(){
        //判斷隊列是否空
        if(isEmpty()){
            //通過拋出異常來處理
           throw new RuntimeException("隊列空，不能取數據");
        }
        front++;
        return arr[front];
    }
    //顯示隊列的所有數據
    public void showQueue(){
        //遍歷
        if(isEmpty()){
            System.out.println("隊列爲空，沒有數據");
            return ;
        }

        for (int i = 0; i <arr.length ; i++) {
            System.out.printf("arr[%d]=%d\n",i,arr[i]);
        }
    }

    //顯示隊列的頭數據，注意不是取出數據
    public int headQueue(){
        if(isEmpty()){
          throw  new RuntimeException("隊列爲空，無數據");
        }
        return arr[front+1];
    }
}

缺陷

用普通數組模擬隊列，在對隊列進行一輪增加與刪除後，及時隊列顯示爲空，也在無法進行添加操作，因爲隊列的頭下標和尾下標已經到了數組的最後，無法進行翻轉。所以我們將採用數組模擬環形隊列，來解決這個問題。

數組模擬環形隊列

改造

front調整爲：指向隊列的第一個元素,即環形隊列的第一個元素爲 arr[fornt]
rear調整爲：指向隊列的最後一個元素的後一個位置
隊列滿的 條件：
（rear+1）%maxsize=front
隊列爲空的條件：
rear==front
隊列中有效數據的個數：
（rear+maxsize-front）%maxsize

代碼

class CircleArray {
    private int maxSize; //數組的最大容量
    private int front; //指向隊列的第一個元素，
    private int rear; //指向隊列最後一個元素的後一個位置
    private int[] arr; //該數組用於存放數據，模擬隊列

    public CircleArray(int arrMaxSize) {
        maxSize = arrMaxSize;
        arr = new int[maxSize];
    }

    //判斷隊列是否滿
    public boolean isFull() {
        return (rear + 1) % maxSize == front;
    }

    //判斷隊列是否爲空
    //判斷隊列是否爲空
    public boolean isEmpty() {
        return rear == front;
    }

    //添加數據到隊列
    public void addQueue(int n) {
        //判斷隊列是否滿
        if (isFull()) {
            System.out.println("隊列滿，不能加入數據！");
            return;
        }
        //直接將數據加入
        arr[rear] = n;
        //將rear後移，這裏必須考慮取模
        rear = (rear + 1) % maxSize;
    }

    //獲取隊列的數據，數據出隊列
    public int getQueue() {
        //判斷隊列是否空
        if (isEmpty()) {
            //通過拋出異常來處理
            throw new RuntimeException("隊列空，不能取數據");
        }
        //這裏需要分析出，front是指向隊列的第一個元素
        //1、先把front對應的值保留到一個臨時變量
        //3、將front後移
        //4、將臨時保存的變量返回
        int value = arr[front];
        front = (front + 1) % maxSize;
        return value;
    }

    //顯示隊列的所有數據
    public void showQueue() {
        //遍歷
        if (isEmpty()) {
            System.out.println("隊列爲空，沒有數據");
            return;
        }
        //思路：從front開始遍歷，遍歷多少個元素
        for (int i = front; i < front + size(); i++) {
            System.out.printf("arr[%d]=%d\n", i % maxSize, arr[i % maxSize]);
        }
    }

    //求出當前隊列有效數據的個數
    public int size() {
        return (rear + maxSize - front) % maxSize;
    }

    //顯示隊列的頭數據，注意不是取出數據
    public int headQueue() {
        if (isEmpty()) {
            throw new RuntimeException("隊列爲空，無數據");
        }
        return arr[front];
    }
}