1 队列的简单介绍
队列(Queue)是限定只能在一端插入、另一端删除的线性表。允许删除的一端叫做队首(front),这种操作也叫出队dequeue;允许插入的一端叫做队尾(rear)这种操作也叫入队enqueue;没有元素的队列称为“空队列”。队列具有先进先出(FIFO)的特性。
1.1 普通顺序队列存在的问题
在普通顺序队列中,入队的操作就是先将尾指针rear右移一个单位,然后将元素值赋值给rear单位。出队时,则是头指针front后移一个单位。像这样进行了一定数量的入队和出队操作后,可能会出现这样的情况:尾指针rear已指到数组的最后有一个元素,即rear==MaxLen-1,此时若再数组的前面部分可能还有很多闲置空间,即这种溢出并非是真的没有可用的存储空间,故称这种溢出现象为“假溢出”。显然,必须要解决这一块假溢出的问题,否则顺序队列就没有太多使用价值。(《Java 循环队列的实现》中的一段话。)
1.2 循环队列
为充分利用向量空间,克服"假溢出"现象的方法是:将向量空间想象为一个首尾相接的圆环,并称这种向量为循环向量。存储在其中的队列称为循环队列(Circular Queue)。
循环队列中,由于入队时尾指针向前追赶头指针;出队时头指针向前追赶尾指针,造成队空和队满时头尾指针均相等。因此,无法通过条件front==rear来判别队列是"空"还是"满"。
解决这个问题的方法至少有两种:
① 另设一布尔变量以区别队列的空和满或者增加一个属性size用来记录目前的元素个数。目的是当head=rear的时候,通过size=0还是size=数组长度,来区分队列为空,或者队列已满。
②另一种方式就是数据结构常用的: 队满时:(rear+1)%n==front,n为队列长度(所用数组大小),由于rear,front均为所用空间的指针,循环只是逻辑上的循环,所以需要求余运算。
2 基于简单循环数组实现队列
下面我们给出基于简单循环数组实现的循环队列,并采用第二种方式,即牺牲一个元素空间来区分队空和队满的代码.需要主要以下两点:①front指向队头,rear指向队尾的下一个位置;②队为空的判断:front==rear;队为满的判断:(rear+1)%capacity==front。
package Queue_Study;
/**
* Created by Administrator on 2018/5/13.
*/
public class CircularArrayQueue {
private int front;//队首下标
private int rear;//队尾下标
private int[] array;//用数组实现队列
private int capacity;//容量
public CircularArrayQueue(int capacity) {
this.capacity = capacity;
array = new int[capacity];
front = 0;
rear = 0;
}
//判断队列中是否有元素
public boolean isEmpty() {
return front == rear;
}
//判断队列中是否存满元素
public boolean isFull() {
return ((rear + 1) % capacity == front);
}
//入队操作:在队列的队尾插入一个元素
public void enQueue(int data) {
if(isFull()) {
System.out.println("错误:队列已满");
}else {
array[rear] = data;
rear = (rear + 1) % capacity;
}
}
//出队操作:删除并返回队首的元素
public int deQueue() {
if(isEmpty()) {
System.out.println("错误:队列为空");
return 0;
}else {
int data = array[front];
front = (front + 1) % capacity;
return data;
}
}
}
3 测试
package Queue_Study; /** * Created by Administrator on 2018/5/13. */ public class CircularArrayQueueTest { public static void main(String[] args) { CircularArrayQueue q = new CircularArrayQueue(6); q.enQueue(1); q.enQueue(2); q.enQueue(3); q.enQueue(4); System.out.println(q.deQueue()); System.out.println(q.isEmpty()); System.out.println(q.isFull()); } }