2.环形队列
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1.队列介绍
- 队列是一个有序列表,可以用数组(顺序存储)或是链表(链式存储)来实现
- 遵循先入先出的原则,即:先存入队列的数据,要先取出,后存入的要后取出
--存在问题,一次性使用,解决方法:变为环形队列
-原数据:-------------------------------------------------------------------------------------
package Queue2;
import java.util.Iterator;
import java.util.Scanner;
public class ArrayQueueDemo {
public static void main(String[] args) {
//测试
//创建一个队列
ArrayQueue queue = new ArrayQueue(3);
char key = ' ';//接收用户输入
Scanner scanner=new Scanner(System.in);//扫描器
boolean loop = true;//控制循环,默认死循环
//输出一个菜单
while(loop) {
System.out.println("s(show):显示队列");
System.out.println("e(exit):退出队列");
System.out.println("a(add):添加数据到队列");
System.out.println("g(get):从队列取出数据");
System.out.println("h(head):查看队列头的数据");
key = scanner.next().charAt(0);//接收一个字符
switch (key) {
case 's': {
queue.showQueue();
break;
}
case 'a': {
System.out.println("输出一个数:");
int value = scanner.nextInt();
queue.addQueue(value);
break;
}
case 'g': {//取出数据
try {
int res = queue.getQueue();
System.out.printf("取出的数据是:%d\n",res);
} catch (Exception e) {
System.out.println(e.getMessage());
}
break;
}
case 'h': {//查看队列头的数据
try {
int res = queue.headQueue();
System.out.printf("队列头的数据是:%d\n",res);
} catch (Exception e) {
System.out.println(e.getMessage());
}
break;
}
case 'e': {//退出
scanner.close();//关闭
loop=false;
break;
}
default:
break;
}
}
System.out.println("程序退出");
}
}
//使用数组模拟队列-编写一个ArrayQueue类
class ArrayQueue{
private int maxSize ;//表示数组的最大容量
private int front;//队列头
private int rear;//队列尾
private int[] arr;//该数据用于存放数据,模拟队列
//创建队列的构造器
public ArrayQueue(int arrMaxSize) {
maxSize = arrMaxSize;
arr = new int[maxSize];//初始化
front = -1;//指向队列头部,分析出front是指向队列头的前一个位置
rear = -1;//指向队列尾,指向队列尾的具体数据(即队列的最后一个数据)
}
//判断队列是否满
public boolean isFull() {
return rear == maxSize-1;
}
//判断队列是否为空 //rear=front
public boolean isEmpty() {
return rear ==front;
}
//添加数据到队列
public void addQueue(int n) {
//先判断队列是否满
if(isFull()) {
System.out.println("不能加入数据");
return;
}
rear++;//让rear后移
arr[rear] = n;
}
//获取队列的数据,出队列,从front开始获取\
public int getQueue() {
//判断队列是否为空
if(isEmpty()) {
//通过抛出异常
throw new RuntimeException("队列空");
}
//不为空,取数据
front ++;//front后移
return arr[front];
}
//显示队列的所有数据
public void showQueue() {
//遍历
//为空
if(isEmpty()) {
System.out.println("队列空,没有数据...");
return;
}
//不为空
for(int i = 0 ; i < arr.length ;i++) {
System.out.printf("arr[%d] = %d\n",i,arr[i]);//[%d]下标
}
}
//显示队列的头数据,注意不是取出数据
public int headQueue() {
//判断
if(isEmpty()) {
throw new RuntimeException("队列空,没有数据...");
}
return arr[front+1];
}
}
- 思路:(通过取模方式实现)
- front变量的含义做一个调整,front指向队列的第一个元素,也就是说arr[front]就是队列的第一个元素,front初始值=0
- rear变量的含义做一个调整:rear指向最后一个元素的后一个位置,用来空出一个空间(动态变化)作为约定,rear初始值=0
- 当队列满时,条件改为(rear+1)%maxSize == front
- 当队列为空的条件,rear = front
- 队列中有效数据的个数变为 (rear + maxSize-front) %maxSize. 例如:rear=1 ,front=0
package Queue2;
import java.util.Scanner;
public class CircleArrayQueue {
public static void main(String[] args) {
System.out.println("环形队列测试");
//测试
//创建一个队列
CircleArray queue = new CircleArray(4);//说明设置4,其队列的有效数据最大是3
char key = ' ';//接收用户输入
Scanner scanner=new Scanner(System.in);//扫描器
boolean loop = true;//控制循环,默认死循环
//输出一个菜单
while(loop) {
System.out.println("s(show):显示队列");
System.out.println("e(exit):退出队列");
System.out.println("a(add):添加数据到队列");
System.out.println("g(get):从队列取出数据");
System.out.println("h(head):查看队列头的数据");
key = scanner.next().charAt(0);//接收一个字符
switch (key) {
case 's': {
queue.showQueue();
break;
}
case 'a': {
System.out.println("输出一个数:");
int value = scanner.nextInt();
queue.addQueue(value);
break;
}
case 'g': {//取出数据
try {
int res = queue.getQueue();
System.out.printf("取出的数据是:%d\n",res);
} catch (Exception e) {
System.out.println(e.getMessage());
}
break;
}
case 'h': {//查看队列头的数据
try {
int res = queue.headQueue();
System.out.printf("队列头的数据是:%d\n",res);
} catch (Exception e) {
System.out.println(e.getMessage());
}
break;
}
case 'e': {//退出
scanner.close();//关闭
loop=false;
break;
}
default:
break;
}
}
System.out.println("程序退出");
}
}
class CircleArray{
private int maxSize ;//表示数组的最大容量
//front变量的含义做一个调整,front指向队列的第一个元素,
//也就是说arr[front]就是队列的第一个元素,front初始值=0
private int front;//队列头
//rear变量的含义做一个调整:rear指向最后一个元素的后一个位置
//,用来空出一个空间(动态变化)作为约定,rear初始值=0
private int rear;//队列尾
private int[] arr;//该数据用于存放数据,模拟队列
public CircleArray(int arrMaxSize) {
maxSize = arrMaxSize;
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 //rear=front
public boolean isEmpty() {
return rear ==front;
}
//添加数据到队列
public void addQueue(int n) {
//先判断队列是否满
if(isFull()) {
System.out.println("不能加入数据");
return;
}
指向最后一个元素的后一个位置
//直接将数据加入
arr[rear] = n;
//将rear后移,必须考虑取模,向前面移动
rear = (rear +1)%maxSize;
}
//获取队列的数据,出队列,从front开始获取\
public int getQueue() {
//判断队列是否为空
if(isEmpty()) {
//通过抛出异常
throw new RuntimeException("队列空");
}
//这里需要分析front是指向队列的第一个元素
//1.想把front对应的值保留到一个临时变量
//2.将front后移,考虑取模
//3.将临时保存的变量返回
int value = arr[front];
front = (front+1)%maxSize;
return value;
}
//显示队列的所有数据
public void showQueue() {
//遍历
//为空
if(isEmpty()) {
System.out.println("队列空,没有数据...");
return;
}
//思路:从front开始遍历,遍历多少个元素
//理解清楚
for(int i = front ; i < front+size() ;i++) {
System.out.printf("arr[%d] = %d\n",i%maxSize,arr[i%maxSize]);//[%d]下标
}
}
//求出当前队列的有效个数
public int size() {
//rear = 2 front = 1 maxSize=3
return (rear + maxSize-front) %maxSize;
}
//显示队列的头数据,注意不是取出数据
public int headQueue() {
//判断
if(isEmpty()) {
throw new RuntimeException("队列空,没有数据...");
}
return arr[front];
}
}