Java数据结构Day2--用数组实现队列

 队列,这玩意用最简单的话来描述,就是先入先出的数据结构.

今天来用数组,模拟一个队列的有关操作(但是在复用性方面,还没有实现,但是简单的队列操作,都可以做出来)

先来说一下在队列中的几个基本概念
1.maxSize(队列的最大容量) 队列中的元素位置从0开始,所以最后一个位置应该是maxSize-1
2.front指针(刚开始为-1,指向队列头数据的前一个位置)
3.rear指针(刚开始为-1,指向队列的最后一个数据)

当加入一个元素进队列时,rear指针向后移一位
当从队列取出一个元素时,front指针向后移一位
所以可以得知,当front和rear指向同一个位置时,队列空    当rear指向maxSize-1时,队列满

下面就用列表来模仿以下队列的一些操作

先声明一些属性

    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

写一个构造器

//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,分析出front是指向队列头的前一个位置
        rear = -1; //指向队列尾部,指向队列尾的数据(也就是队列的最后一个数据)
    }

方法1:判断队列是否已满

    //判断队列是否满
    public boolean isFull(){
        return rear == maxSize - 1;
    }

方法2:判断队列是否为空

    //判断队列是否为空
    public boolean isEmpty(){
        return rear == front;
    }

方法3:添加数据到队列

    //添加数据到队列
    public void addQueue(int n){
        if (!isFull()){
            arr[++rear] = n;
        }else{
            throw new RuntimeException("sorry , the queue is full");
        }
    }

方法4:从队列中获取数据(出队)

    //获取队列的数据,出队列
    public int getQueue(){
        if (!isEmpty()){
            front++;
            return arr[front];
        }else{
            throw new RuntimeException("sorry,there is no element can be gotten");
        }
    }

方法5:显示队列所有数据(不是出队)

    //显示队列的所有数据
    public void showQueue(){
        if (isEmpty()){
            System.out.println("the queue is empty");
            throw new RuntimeException("sorry,there is no element can be shown");
        }else{
            for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
                System.out.printf("arr[%d]=%d",i,arr[i]);
                System.out.println();
            }
        }
    }

方法6:显示队列的头数据(不是出队)

    //显示队列的头数据
    public int headQueue(){
        if (isEmpty()){
            System.out.println("the queue is empty");
            throw new RuntimeException("sorry,there is no element can be shown");
        }else{
            return arr[front+1];
        }
    }

整体测试:

import java.util.Scanner;

public class ArrayQueueDemo {
    public static void main(String[] args) {
        //创建一个队列
        ArrayQueue queue = new ArrayQueue(3);
        char key = ' ';//用来接收用户传入的指令
        Scanner scanner = new Scanner(System.in);
        boolean flag = true;
        while (flag){
            System.out.println("=====1.显示队列=====");
            System.out.println("=====2.退出程序=====");
            System.out.println("=====3.添加数据到队列=====");
            System.out.println("=====4.从队列中取出数据=====");
            System.out.println("=====5.查看队列头的数据=====");
            key = scanner.next().charAt(0);
            switch (key){
                case '1':
                    try {
                        queue.showQueue();
                    } catch (Exception e) {
                        System.out.println("队列为空");
                    }
                    break;
                case '2':
                    flag = false;
                    break;
                case '3':
                    System.out.println("=====请输入想要添加的数=====");
                    int i = scanner.nextInt();
                    try {
                        queue.addQueue(i);
                    } catch (Exception e) {
                        System.out.println("队列已满,无法执行");
                    }
                    break;
                case '4':
                    try {
                        int result = queue.getQueue();
                        System.out.println("====已取出数字 " + result + " ====");
                    } catch (Exception e) {
                        System.out.println("队列为空,无法取出");
                    }
                    break;
                case '5':
                    System.out.println("====目前队列头的数据为 " + queue.headQueue() + " ====");
                    break;
                default:
                    System.out.println("请输入正确的指令");
            }
        }
    }
}

//使用数组模拟队列--编写一个ArrayQueue队列
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 maxSize){
        this.maxSize = maxSize;
        arr = new int[maxSize];
        front = -1;  //指向队列头,分析出front是指向队列头的前一个位置
        rear = -1; //指向队列尾部,指向队列尾的数据(也就是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
    public boolean isEmpty(){
        return rear == front;
    }
    //添加数据到队列
    public void addQueue(int n){
        if (!isFull()){
            arr[++rear] = n;
        }else{
            throw new RuntimeException("sorry , the queue is full");
        }
    }
    //获取队列的数据,出队列
    public int getQueue(){
        if (!isEmpty()){
            front++;
            return arr[front];
        }else{
            throw new RuntimeException("sorry,there is no element can be gotten");
        }
    }
    //显示队列的所有数据
    public void showQueue(){
        if (isEmpty()){
            System.out.println("the queue is empty");
            throw new RuntimeException("sorry,there is no element can be shown");
        }else{
            for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
                System.out.printf("arr[%d]=%d",i,arr[i]);
                System.out.println();
            }
        }
    }
    //显示队列的头数据
    public int headQueue(){
        if (isEmpty()){
            System.out.println("the queue is empty");
            throw new RuntimeException("sorry,there is no element can be shown");
        }else{
            return arr[front+1];
        }
    }
}