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数据结构与算法—队列

news 2025/9/14 5:44:19

队列

队列介绍

有序列表，可以用数组或者链表实现。遵循先进先出原则。

数组实现队列

public class ArrayQueue {public static void main(String[] args) {ArrayQueue queue = new ArrayQueue(3);// 接收用户输入char key =' ';Scanner sc = new Scanner(System.in);boolean loop = true;while (loop) {System.out.println("s(show): 显示队列");System.out.println("e(exit): 退出程序");System.out.println("a(add): 添加数据进队列");System.out.println("g(get): 从队列取出数据");System.out.println("h(head): 队列头数据");// 返回输入的第一个字符key = sc.next().charAt(0);switch (key) {case 's':queue.showQueue();break;case 'a':System.out.println("输出一个数：");queue.addQueue(sc.nextInt());break;case 'g':try {int res = queue.getQueue();System.out.printf("取出的数据是：%d\n", res);} catch (Exception e) {System.out.printf(e.getMessage());}break;case 'h':try {int res = queue.head();System.out.printf("头数据是：%d\n", res);} catch (Exception e) {System.out.printf(e.getMessage());}break;case 'e':sc.close();loop = false;break;default:break;}System.out.println("程序退出~~");}}// 数组的最大容量private int maxSize;// 队头private int front;// 队尾private int rear;// 存放数据的数组private int[] arr;// 初始化队列public ArrayQueue(int maxSize) {this.maxSize = maxSize;this.arr = new int[this.maxSize];// 让front 指向队列头的前一个位置（队列头数据的前一个位置）this.front = -1;// 让rear 指向队尾的数据（队列的最后一个数据）this.rear = -1;}// 判断队列是否满public boolean isFull() {return rear == maxSize - 1;}// 判断队列是否为空public boolean isEmpty() {return rear == front;}public void addQueue(int data) {if (isFull()) {System.out.println("队列满，不能加数据~");return;}rear++;arr[rear] = data;}public int getQueue() {if (isEmpty()) {throw new RuntimeException("队列空，无法取出数据~");}front++;return arr[front];}public void showQueue() {if (isEmpty()) {System.out.println("队列空，没有数据~");return;}for (int i = 0; i < arr.length; i++) {System.out.printf("arr[%d]=%d\n", i, arr[i]);}}public int head() {if (isEmpty()) {throw new RuntimeException("队列空，没有头数据~");}return arr[front + 1];}
}

通过该方法测试
在这里插入图片描述
添加了：10,20,30
show：arr[0]=10,arr[1]=20,arr[2]=30

取出10后，头数据是20。这时候show一下，可以看到队列为：arr[0]=10,arr[1]=20,arr[2]=30

也就是我们通过g获取到了数据，看到队列数据还是一样。

为了可以重新使用已经出队的数据所占用的空间，考虑使用环形队列。

数组环形队列

在这里插入图片描述

public class CircleArrayQueue {public static void main(String[] args) {CircleArrayQueue queue = new CircleArrayQueue(3);// 接收用户输入char key =' ';Scanner sc = new Scanner(System.in);boolean loop = true;while (loop) {System.out.println("s(show): 显示队列");System.out.println("e(exit): 退出程序");System.out.println("a(add): 添加数据进队列");System.out.println("g(get): 从队列取出数据");System.out.println("h(head): 队列头数据");// 返回输入的第一个字符key = sc.next().charAt(0);switch (key) {case 's':queue.showQueue();break;case 'a':System.out.println("输出一个数：");queue.addQueue(sc.nextInt());break;case 'g':try {int res = queue.getQueue();System.out.printf("取出的数据是：%d\n", res);} catch (Exception e) {System.out.printf(e.getMessage());}break;case 'h':try {int res = queue.head();System.out.printf("头数据是：%d\n", res);} catch (Exception e) {System.out.printf(e.getMessage());}break;case 'e':sc.close();loop = false;break;default:break;}System.out.println("程序退出~~");}}// 数组的最大容量private int maxSize;// 让front 指向队列的第一个元素// front = 0;// 让rear 指向队列的最后一个元素的后一个位置，因为希望空出一个空间作为约定// rear = 0;private int front;private int rear;// 存放数据的数组private int[] arr;// 初始化队列public CircleArrayQueue(int maxSize) {this.maxSize = maxSize;this.arr = new int[maxSize];}// 判断队列是否满public boolean isFull() {return (rear + 1) % maxSize == front;}// 判断队列是否为空public boolean isEmpty() {return rear == front;}// 添加数据public void addQueue(int data) {if (isFull()) {System.out.println("队列满，不能加数据~");return;}arr[rear] = data;// rear 后移，因为是环形，考虑取模rear = (rear + 1) % maxSize;}public int getQueue() {if (isEmpty()) {throw new RuntimeException("队列空，无法取出数据~");}// 因为front 是队列第一个元素，也会后移，考虑取模，以免越界// 1.先保存front 指向的值到valueint value = arr[front];// 2.front 后移，并返回valuefront = (front + 1) % maxSize;return value;}public void showQueue() {if (isEmpty()) {System.out.println("队列空，没有数据~");return;}// 因为是环形队列，需要考虑从front 开始遍历，遍历队列的有效数据个数for (int i = front; i < front + size(); i++) {System.out.printf("arr[%d]=%d\n", i % maxSize, arr[i % maxSize]);}}// 当前队列的有效数据个数public int size() {return (rear + maxSize - front) % maxSize;}public int head() {if (isEmpty()) {throw new RuntimeException("队列空，没有头数据~");}return arr[front];}
}