Java队列数据结构的实现

 更新时间:2022年01月24日 17:30:12   作者:HairLossException  
这篇文章主要介绍了Java队列数据结构的实现,队列是一种特殊的线性表,只允许在表的队头进行删除操作,在表的后端进行插入操作,队列是一个有序表先进先出,想了解更多相关资料的小伙伴可以参考下面文章的详细内容

1.队列的基本概念

什么是队列?

  • 队列是一种特殊的线性表
  • 它只允许在表的前端(队头)进行删除操作
  • 在表的后端(队尾)进行插入操作
  • 队列是一个有序表(可以用数组或链表实现)
  • 队列先进先出
  • 队列开辟的是一块连续的空间

顺序队列中的溢出现象:

  • 真溢出:当队列满时,做进栈运算产生空间溢出的现象。
  • 假上溢:由于入队和出队操作中,头尾指针只增加不减小,致使被删元素的空间永远无法重新利用。当队列中实际的元素个数远远小于向量空间的规模时,也可能由于尾指针已超越向量空间的上界而不能做入队操作。

2.循环队列

在实际使用队列时,为了使队列空间能重复使用,往往对队列的使用方法稍加改进:无论插入或删除,一旦rear指针增1或front指针增1 时超出了所分配的队列空间,就让它指向这片连续空间的起始位置。自己真从MaxSize-1增1变到0,可用取余运算rear%MaxSizefront%MaxSize来实现。这实际上是把队列空间想象成一个环形空间,环形空间中的存储单元循环使用,用这种方法管理的队列也就称为循环队列。除了一些简单应用之外,真正实用的队列是循环队列

3.实现思路

由于普通队列存在溢出问题所以这里用数组来实现环形队列

  • 1、front指向队列的首元素 初始为0
  • 2、rear指向队列尾元素的后一个位置 (空出来的一块空间作为约定)初始为0
  • 3、队列满的条件:(rear+1) % maxSize = front
  • 4、队列空的条件:rear = front
  • 5、队列中元素的个数:(rear+maxSize-front) % maxSize

为什么队列满的条件是(rear+1) % maxSize = front

(1)假设rear>front
rear-front=maxSize-1
rear+1-maxSize=front

由于当rear>front队列满时rear+1一定等于maxSize
(rear+1) % maxSize = rear+1-maxSize =0

(2)假设front>rear
front-rear=1
rear+1=front

由于当front>rearrear+1一定小于maxSize
所以(rear+1) % maxSize=rear+1
(3)有上述所示可以得出队列满的条件是(rear+1) % maxSize = front
元素个数的计数与这相似

4.代码实现

public class Queue {
    private int maxSzie; //队列中能存储的最大个数
    private int frontPoint; //头指针指向队头
    private int rearPoint; //尾指针指向队尾的后一个数据
    private int[] array; //模拟队列的数组

    /**
     * 初始化队列
     */
    public Queue(int max) {
        maxSzie = max;
        frontPoint = 0;
        rearPoint = 0;
        array = new int[max];
    }

    /**
     * 判断队列是否为空
     */
    public boolean isEmpty(){
        return frontPoint == rearPoint;
    }
    /**
     * 判断队列是否已满
     */
    public boolean isFull(){
        return (rearPoint+1)%maxSzie == frontPoint;
    }
    /**
     * 向队列中添加数据
     */
    public void add(int x){
        if (isFull()){
            System.out.println("当前队列已满");
            return;
        }
        //添加数据
        array[rearPoint] = x ;
        //后移尾指针
        rearPoint = (rearPoint+1) % maxSzie;
        System.out.println("添加成功");
    }
    /**
     * 取出队列中的数据
     */
    public int remove(){
        if (isEmpty()){
            throw new RuntimeException("当前队列为空");
        }
        //把队头的值赋值给临时变量
        int x = array[frontPoint];
        //移除数据后头指针需要向后移动 时其指向新的队头
        frontPoint = (frontPoint+1) % maxSzie;
        System.out.println("移除成功");
        return x;
    }
    /**
     * 获取队列头数据
     */
    public int gethead(){
        if (isEmpty()){
            throw new RuntimeException("当前队列为空");
        }
        return array[frontPoint];
    }
    /**
     * 遍历队列
     */
    public void show(){
        int x = 0;
       for (int i = frontPoint; i <= (rearPoint+maxSzie-frontPoint)%maxSzie; i++) {
            x++;
            System.out.println("队列的第"+x+"个数据是"+array[i]);
        }
    }
}

public class QueueTest {
    public static void main(String[] args) {
        Queue queue = new Queue(5);
        Scanner scanner = new Scanner(System.in);
        char systemIn = ' ';
        boolean noEnd = true;
        while (noEnd){
            System.out.println("a:add(添加数据)");
            System.out.println("r:remove(删除数据)");
            System.out.println("h:head(获取队头)");
            System.out.println("s:show(遍历队列)");
            System.out.println("e:exit(退出程序)");
            System.out.println("请输入字符");
            systemIn = scanner.next().charAt(0);
            switch (systemIn){
                case 'a':
                    System.out.println("请输入入队的数据(数字)");
                    int x = Integer.parseInt(scanner.next());
                    queue.add(x);
                    break;
                case 'r':
                    queue.remove();
                    break;
                case 'h':
                    int head = queue.gethead();
                    System.out.println("队头是"+head);
                    break;
                case 's':
                    queue.show();
                    break;
                case 'e':
                    noEnd = false;
                    break;
            }
        }
    }
}

5.测试

到此这篇关于Java队列数据结构的实现的文章就介绍到这了,更多相关Java队列数据结构内容请搜索脚本之家以前的文章或继续浏览下面的相关文章希望大家以后多多支持脚本之家!

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