经典算法系列之：队列的应用

1、前言

数据结构，是计算机编程中对数据存储最基本的操作，不同的数据结构适用不同的业务场景。如今大部分情况都是调用开发API封装好的类库，直接调用，几乎不需要程序员再去深究其中背后实现的逻辑，大大简化和减低了对程序员的要求。正是这种，知其然而不知其所以然，导致很多程序员缺乏对于底层结构的了解，分不清楚不同数据结构之间的性能差异，导致出现很多系统性能问题。

2、原理推导

队列的应用，队列是一种特殊的线性表，在队列尾部一端插入数据或在队列头部一端删除数据，遵循"先进先出"（FIFO）原则。

队列在具体的应用过程中又分为循环队列，双端队列，优先级队列。这里以循环队列为例，实现队列简单的插入和移除操作。

#说明

循环队列，是队列中如果有移除操作，为了避免队列存储有空位，却不能插入新数据项的问题，让尾部的指针重新回到数组开始的位置存储，这就是循环队列，也称为缓冲环。

3、代码示例

# 循环队列的基本操作

public class BaseQueue {

    /**
     * 存放队列数组
     */
    private int [] queueArray;
    /**
     * 队列起始索引位置
     */
    private int frontIndex;
    /**
     * 队列结束索引位置
     */
    private int endIndex;
    /**
     * 队列中元素数量
     */
    private int sumTotal;

    public BaseQueue(int length){
        queueArray = new int[length];
        frontIndex = 0;
        endIndex = -1;
        sumTotal = 0;
    }

    /**
     * 数据循环插入队列
     * @param data
     */
    public void insertQueue(int data){

        // 如果队列中有移除操作，为了避免队列不满，让尾部指针回到数组开始位置，形成循环队列，节省队列空间
        if (endIndex == queueArray.length - 1){
            endIndex = -1;
        }
        endIndex++;

        queueArray[endIndex] = data;
        sumTotal++;

        // 如果队列计数值大于队列实际长度，则重置队列计数值
        if (sumTotal > queueArray.length){
            sumTotal = queueArray.length;
        }
    }

    /**
     * 移除队列中的数据
     * @return
     */
    public int removeQueue(){
        // 如果队列中没有数据，直接返回，不需移除操作
        if (sumTotal == 0){
            return 0;
        }

        //清空队列当前索引的数据
        int data = queueArray[frontIndex];
        queueArray[frontIndex] = 0;

        // 如果队列中已经是最后一个数，则单独再执行移除操作
        if (frontIndex == queueArray.length - 1){
            frontIndex = 0;
        }

        frontIndex++; // 每一次移除操作，索引位置往后移位
        sumTotal--; // 每一次移除操作，队列中总数递减

    return data;
    }

    /**
     * 查看当前索引位置数据
     * @return
     */
    public int peekFront(){
        return queueArray[frontIndex];
    }

    /**
     * 打印队列中的所以数据
     */
    public void printQueue(){
        System.out.println("-----思维的持续-----");
        for (int data:queueArray){
            System.out.println(data);
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        BaseQueue baseQueue = new BaseQueue(5);
        baseQueue.insertQueue(3);
        baseQueue.insertQueue(4);
        baseQueue.insertQueue(5);
        baseQueue.insertQueue(6);
        baseQueue.insertQueue(7);
        baseQueue.printQueue();

        int result1 = baseQueue.peekFront();
        System.out.println("-----result1-----"+result1);

        baseQueue.removeQueue();
        int result2 = baseQueue.removeQueue();
        System.out.println("-----result2-----"+result2);
        baseQueue.printQueue();

        baseQueue.insertQueue(8);
        baseQueue.insertQueue(9);
        baseQueue.printQueue();
    }
}

4、禅定时刻

队列的应用，主要是利用先入先出的特性，解决一些具体业务场景比如多系统之间消息通知，订单处理，日志系统等，涉及到需要异步处理，应用解耦，流量削锋和消息通讯四个场景。

作者简介
思维的持续，一个真的有思想，不穿格子衬衫的程序员。