java數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法數(shù)組模擬隊(duì)列示例詳解
一、什么是隊(duì)列
- 隊(duì)列是一個(gè)有序列表,可以用數(shù)組或者鏈表來實(shí)現(xiàn)。
- 遵循先入先出的原則,即:先存入隊(duì)列的數(shù)據(jù),要先取出。后存入的的數(shù)據(jù),后取出。
看一張隊(duì)列的模擬圖,1,2,3表示同一個(gè)隊(duì)列Queue。在隊(duì)列中有2個(gè)指針,front表示隊(duì)首,rear表示隊(duì)尾。
- 圖1中表示隊(duì)列里還沒有數(shù)據(jù),所以front跟rear初始化都是-1。
- 當(dāng)圖2中有數(shù)據(jù)進(jìn)行存入的時(shí)候,front沒變,而rear則隨著數(shù)據(jù)的增多而改變。存入了4個(gè)數(shù)據(jù),于是rear=3。
- 再看圖3,front變成了2,rear沒有變化,因?yàn)榍懊娴?個(gè)數(shù)據(jù)被依次先取出,所以隊(duì)首就變成了2。

這就是隊(duì)列的“先進(jìn)先出”了。
二、用數(shù)組來模擬隊(duì)列
思路也比較簡單,因?yàn)殛?duì)列的輸出、輸入是分別從前后端來處理,因此需要兩個(gè)變量front以及rear分別記錄隊(duì)列的前后端下標(biāo)。
front會(huì)隨著數(shù)據(jù)輸出而改變,而rear則是隨著數(shù)據(jù)的輸入而改變。
package sparsearray;
import java.util.Scanner;
public class MyArrayQueue {
public static void main(String[] args) {
// 創(chuàng)建一個(gè)隊(duì)列
ArrayQueue arrayQueue = new ArrayQueue(3);
char key = ' '; //接受用戶輸入
Scanner scanner = new Scanner(System.in);
boolean loop = true;
// 輸出一個(gè)菜單
while (loop) {
System.out.println("s(show): 顯示隊(duì)列");
System.out.println("e(exit): 退出程序");
System.out.println("a(add): 添加數(shù)據(jù)到隊(duì)列");
System.out.println("g(get): 從隊(duì)列取出數(shù)據(jù)");
System.out.println("h(head): 顯示隊(duì)首的數(shù)據(jù)");
key = scanner.next().charAt(0); // 接收一個(gè)字符
switch (key) {
case 's':
arrayQueue.showQueue();
break;
case 'a':
System.out.println("請(qǐng)要添加的數(shù)");
int value = scanner.nextInt();
arrayQueue.addQueue(value);
break;
case 'g':
try {
int res = arrayQueue.getQueue();
System.out.printf("取出的數(shù)據(jù)是:%d", res);
} catch (Exception e) {
System.out.println(e.getMessage());
}
break;
case 'h':
try {
int headValue = arrayQueue.showHeadQueue();
System.out.printf("隊(duì)首數(shù)據(jù)是:%d", headValue);
} catch (Exception e) {
System.out.println(e.getMessage());
}
break;
case 'e':
scanner.close();
loop = false;
break;
}
}
System.out.println("退出程序");
}
}
// 把隊(duì)列抽象成一個(gè)類,ArrayQueue
class ArrayQueue {
//表示數(shù)組最大容量
private int maxSize;
// 隊(duì)列頭
private int front;
// 隊(duì)列尾
private int rear;
// 用于存放數(shù)據(jù)的數(shù)組
private int[] arr;
// 構(gòu)造器
public ArrayQueue(int arrMaxSize) {
maxSize = arrMaxSize;
arr = new int[maxSize];
front = -1; // 指向隊(duì)首的前一個(gè)位置
rear = -1; // 指向隊(duì)列尾部,包括隊(duì)列最后的這個(gè)數(shù)據(jù)
}
// 判斷隊(duì)列是否已經(jīng)存滿
public boolean isFull() {
return rear == maxSize - 1; // 注意這里的 maxSize-1 為什么要減1
}
// 判斷隊(duì)列是否為空
public boolean isEmpty() {
return rear == front;
}
// 添加數(shù)據(jù)到隊(duì)列
public void addQueue(int num) {
// 判斷隊(duì)列是否滿了
if (isFull()) {
System.out.println("隊(duì)列已滿,不可加入數(shù)據(jù)");
return;
}
rear++; // 讓rear后移
arr[rear] = num;
}
// 拿出隊(duì)列數(shù)據(jù)
public int getQueue() {
// 判斷隊(duì)列是否空
if (isEmpty()) {
// 拋出異常
throw new RuntimeException("隊(duì)列為空,不可取數(shù)據(jù)");
}
front++; // front后移
return arr[front];
}
// 顯示隊(duì)列所有數(shù)據(jù)
public void showQueue() {
// 遍歷
if (isEmpty()) {
System.out.println("隊(duì)列為空");
return;
}
for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
System.out.printf("arr[%d]=%d\n", i, arr[i]);
}
}
// 顯示隊(duì)里的隊(duì)首數(shù)據(jù)
public int showHeadQueue() {
if (isEmpty()) {
// 拋出異常
throw new RuntimeException("隊(duì)列為空,不可取數(shù)據(jù)");
}
return arr[front + 1]; // 注意這里為甚么要+1,因?yàn)橹赶蜿?duì)首的前一個(gè)位置
}
}
可以用代碼分別的進(jìn)行各項(xiàng)操作,看起來似乎沒問題。
但是,實(shí)際是有問題。
這里創(chuàng)建的數(shù)組使用一次就不能接著用了,比如把數(shù)據(jù)取完后,再往里加數(shù)據(jù)就不行了。
所以要對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化,使用算法,將其改成一個(gè)環(huán)形隊(duì)列,以上就是java數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法數(shù)組模擬隊(duì)列示例的詳解內(nèi)容,更多關(guān)于java數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)算法數(shù)組模擬隊(duì)列的資料請(qǐng)關(guān)注腳本之家其它相關(guān)文章!
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