基于简单循环数组实现队列:Java语言实现

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:front指向队头,rear指向队尾的下一个位置;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());
    }
}

4 参考资料

[1] Java 循环队列的实现
[5] 数据结构 | 循环队列(基本操作及图示)

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转载自blog.csdn.net/cqulun123/article/details/80302484
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