1.使用场景
银行排队的案例：
2.队列介绍
队列是一个有序列表，可以用数组或是链表来实现。
遵循先入先出的原则：
- 先存入队列的数据，要先取出。
- 后存入的要后取出
示意图：(使用数组模拟队列示意图)
3.实现方式1：数组模拟队列
思路分析
队列本身是有序列表，若使用数组的结构来存储队列的数据，则队列数组的声明如下图, 其中 maxSize 是该队列的最大容量。
- front 是队列最前元素之前一个位置【不含最前】
- rear 是队列最后元素 【含最后】
- 插入队列，判断是否已满，将尾指针往后移：rear++，然后插入arr[rear]
- 移出队列，判断是否为空，将前指针往后移：front++，然后移出arr[front]
- 队列为空判断条件：当front == rear 【空】
- 队列是否满判断条件：rear == maxSize - 1【队列满】
代码实现
// 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];
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，指向队列尾的数据(即就是队列最后一个数据)
} // 判断队列是否满
public boolean isFull() {
return rear == maxSize - 1;
} // 判断队列是否为空
public boolean isEmpty() {
return rear == front;
} // 添加数据到队列
public void addQueue(int n) {
// 判断队列是否满
if (isFull()) {
System.out.println("队列满，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
public int getQueue() {
// 判断队列是否空
if (isEmpty()) {
// 通过抛出异常
throw new RuntimeException("队列空，不能取数据");
}
front++; // front后移
return arr[front]; } // 显示队列的所有数据
public void showQueue() {
// 遍历
if (isEmpty()) {
System.out.println("队列空的，没有数据~~");
return;
}
for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
System.out.printf("arr[%d]=%d\n", i, arr[i]);
}
} // 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("队列空的，没有数据~~");
}
return arr[front + 1];
}
}
出现问题
目前数组不能复用，用一次就用不了了
优化方式：将数组模拟成环形队列
4. 数组模拟环形队列
思路：
1.front变量的含义做调整：front指向队列的第一个元素，即arr[front]就是队列的第一个元素
2.rear变量的含义做调整：rear指向队列的最后一个元素的后一个元素，因为希望空出一个空间作为约定（队列实际容量=maxSize-1，理解为防止指向超出数组范围的地方报错）。
3.当队列满时，条件是：(rear + 1) % maxSize == front [满]
4.当队列空时，条件是：rear == front [空]
5.队列中有效数据的个数：(rear + maxSize - front) % maxSize
6.插入队列时，判断队满，先插入队列arr[rear]，然后rear++
7.移出队列时，判断队空，先移出队列arr[front]，然后front++
代码实现
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 就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 的初始值 = 0
private int front;
//rear 变量的含义做一个调整：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做为约定.
//rear 的初始值 = 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
public boolean isEmpty() {
return rear == front;
}
// 添加数据到队列
public void addQueue(int n) {
// 判断队列是否满
if (isFull()) {
System.out.println("队列满，不能加入数据~");
return;
}
//直接将数据加入
arr[rear] = n;
//将 rear 后移, 这里必须考虑取模
rear = (rear + 1) % maxSize;
}
// 获取队列的数据, 出队列
public int getQueue() {
// 判断队列是否空
if (isEmpty()) {
// 通过抛出异常
throw new RuntimeException("队列空，不能取数据");
}
// 这里需要分析出 front是指向队列的第一个元素
// 1. 先把 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
if (isEmpty()) {
System.out.println("队列空的，没有数据~~");
return;
}
// 思路：从front开始遍历，遍历多少个元素
// 动脑筋
for (int i = front; i < front + size() ; i++) {
System.out.printf("arr[%d]=%d\n", i % maxSize, arr[i % maxSize]);
}
}
// 求出当前队列有效数据的个数
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("队列空的，没有数据~~");
}
return arr[front];
}
}