队列

1、数组模拟队列

（1）队列本身是序列表，若使用数组来储存队列的数据，需要声明MaxSize，即该队列最大容量

（2）队列的输入输出从前后端来处理，用front和reae分别来记录队列的前后端，当插入数据时，front不变，rear变；当输出数据时，rear不变，front变

（3）当指针font = rear时表示队列为空，当rear = maxSize-1时，表示满了

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代码如下：

package queue; import java.util.Queue; import java.util.Scanner; / * 用数组模拟队列 */ public class ArraryQueueDemo { 
    public static void main(String[] args) { 
    // 创建一个队列 ArrayQueue arrayQueue = new ArrayQueue(3); char key = ' '; // 接受用户输入 Scanner scanner = 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): 添加数据到队列"); System.out.println("g(get):取出队列"); System.out.println("h(head):查看队列头数据"); key = scanner.next().charAt(0); //接受一个字符串 switch (key) { 
    case 's' : arrayQueue.showQueue(); break; case 'a': System.out.println("请输入一个整数"); int value = scanner.nextInt(); try{ 
    arrayQueue.addQueue(value); }catch（Exception e）{ 
    System.out.println(e.getMessage()); } break; case 'g': try { 
    int res = arrayQueue.getQueue(); System.out.println("获取的数据为： " + res); } catch (Exception e) { 
    System.out.println(e.getMessage()); } break; case 'h': try { 
    int res = arrayQueue.headQueue(); System.out.println("获取的数据为： " + res); } catch (Exception e) { 
    System.out.println(e.getMessage()); } break; case 'e': loop = false; break; default: break; } } } } class ArrayQueue { 
    private int maxSize; // 表示队列的最大容量 private int front; // 队首 private int rear; //队尾 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 maxSize) { 
    this.maxSize = maxSize; arr = new int[maxSize]; front = -1; //指向队列头部 rear = -1; // 指向队列尾部，开始没有数据所有都是-1 } public boolean isFull() { 
    return rear == maxSize -1 ; } public boolean isEmpty() { 
    return front == rear; } // 进队列 public void addQueue(int n) { 
    // 判断队列是否满了 if(isFull()) { 
    System.out.println("队列满了"); return; } rear++; // 让rear后移 arr[rear] = n; } // 取出数据,出队列 public int getQueue(){ 
    // 判断队列是否空 if(isEmpty()) { 
    throw new RuntimeException("队列为空，不能取数据"); } front++; return arr[front]; } //显示队列的所有数据 public void showQueue(){ 
    if (isEmpty()){ 
    System.out.println("队列为空，无数据"); return; } for (int i = 0; i < arr.length ; i++){ 
    System.out.printf("arr[%d] = %d \t",i,arr[i]); } } public int headQueue(){ 
    if(isEmpty()){ 
    throw new RuntimeException("队列为空"); } return arr[front + 1]; } } 存在的问题，该队列是一次性的，当队列满了就无法添加新数据，因此模拟成环形 

模拟环形队列

（1）修改front和rear的含义，front指向第一个元素，rear指向最后一个元素的后一个位置，留出一个位置方便判断。front和rear的初始值均是0。

（2）当队列满的时候，条件是（rear + 1）% maxSize = front，（因为数组是从0开始）

（3）当队列为空时，条件为rear = front

上面的图是不全面的，因为这样依旧会浪费空间，并且需要一个很大的数组，因为front和rear一直在增加

进一步改进：

引用一下别人的图

根据这个模型可以得出新的结构

（1）front和rear的起始值均为0

（2）当入队列时，rear = （rear+1）%maxSize

出队列时，front = （front + 1）%maxSize

（3）当队列为空时，front = rear

当队列满时，（rear + 1）% maxSize = front

（4）有效数据的个数为（rear + maxSize - front）-1

因为rear再这种情况下不一定比front大

总结：

原理是利用了取模的周期性，使得数组出现周期变化的情况，并不是使用了一个环形的数据结构

代码如下

讯享网package queue; import java.util.Scanner; / * 用数组模拟环形队列 */ public class CircleQueueDemo { 
    public static void main(String[] args) { 
    // 创建一个队列 CircleQueue arrayQueue = new CircleQueue(5); char key = ' '; // 接受用户输入 Scanner scanner = 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): 添加数据到队列"); System.out.println("g(get):取出队列"); System.out.println("h(head):查看队列头数据"); key = scanner.next().charAt(0); //接受一个字符串 switch (key) { 
    case 's' : arrayQueue.showQueue(); break; case 'a': System.out.println("请输入一个整数"); int value = scanner.nextInt(); try { 
    arrayQueue.addQueue(value); } catch (Exception e) { 
    System.out.println(e.getMessage()); } break; case 'g': try { 
    int res = arrayQueue.getQueue(); System.out.println("获取的数据为： " + res); } catch (Exception e) { 
    System.out.println(e.getMessage()); } break; case 'h': try { 
    int res = arrayQueue.headQueue(); System.out.println("获取的数据为： " + res); } catch (Exception e) { 
    System.out.println(e.getMessage()); } break; case 'e': loop = false; break; default: break; } } } } class CircleQueue { 
    private int front; private int rear; private int maxSize; private int[] arr; public CircleQueue(int maxSize) { 
    this.maxSize = maxSize; arr = new int[maxSize]; } public boolean isFull(){ 
    return (rear + 1) % maxSize == front; } public boolean isEmpty(){ 
    return rear == front; } public void addQueue(int data){ 
    if(isFull()) { 
    throw new RuntimeException("队列已经满了，无法入队列"); } arr[rear] = data; rear = (rear + 1) % maxSize; } public int getQueue(){ 
    if(isEmpty()){ 
    throw new RuntimeException("队列为空"); } int getdata = arr[front]; front = (front + 1) % maxSize; return getdata; } public int headQueue(){ 
    return arr[front]; } //显示队列的所有数据 public void showQueue(){ 
    if (isEmpty()){ 
    System.out.println("队列为空，无数据"); return; } for (int i = 0; i < arr.length ; i++){ 
    System.out.printf("arr[%d] = %d \t",i,arr[i]); } System.out.printf("此时队首为%d，队尾为%d",front,rear); } }