介绍

①队列是一个有序列表，可以用数组（顺序存储）或是链表（链式存储）实现。

②遵循先入先出的原则。

数组模拟队列

因为队列的输出、输入分别是从前后端来处理，因此需要两个变量front及rear分别记录队列前后端的下标，front会随着数据输出而改变，而rear则是随着数据输入而改变。

public class ArrayQueueDemo {
    public static void main(String[] args) {
        //测试
        //创建一个队列
        ArrayQueue queue = new ArrayQueue(3);
        char key;  //接收用户输入
        Scanner scanner = new Scanner(System.in);
        boolean loop = true;
        //输出一个菜单
        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)：从队列取出数据");
            System.out.println("h(head)：查看队列头的数据");
            key = scanner.next().charAt(0);
            switch (key) {
                case 's':
                    queue.showQueue();
                    break;
                case 'e':
                    scanner.close();
                    loop = false;
                    break;
                case 'a':
                    System.out.println("请输入一个数字");
                    int num = scanner.nextInt();
                    queue.addQueue(num);
                    break;
                case 'g':
                    try {
                        System.out.printf("取出的数据是：%d\n", queue.getQueue());
                    } catch (Exception e){
                        System.out.println(e.getMessage());
                    }
                    break;
                case 'h':
                    try {
                        System.out.printf("队列的头数据是：%d\n", queue.headQueue());
                    }catch(Exception e) {
                        System.out.println(e.getMessage());
                    }
                    break;
                default:
                    break;
            }
        }
        System.out.println("程序退出");
    }
}

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;  //该数组用于存放数据，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，此处分析出front是指向队列头的前一个位置
        rear = -1;  //指向队列尾部，队列的最后一个数据位置
    }

    //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，不能加数据");
            return;
        }
        rear++;
        arr[rear] = n;
    }

    //获取队列的数据
    public int getQueue() {
        //判断队列是否空
        if (isEmpty()) {
            //通过抛出异常处理
            throw new RuntimeException("队列空，不能取数据");
        }
        front++;
        return arr[front];
    }

    //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("队列为空，没有数据");
        }
        return arr[front + 1];
    }

    //显示队列的所有数据
    public void showQueue() {
        //遍历
        if (isEmpty()) {
            System.out.println("队列为空，没有数据");
            return;
        }
        for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
            System.out.printf("arr[%d]=%d\n", i, arr[i]);
        }
    }
}

数组模拟环形队列

1.front变量的含义做一个调整：front指向队列的第一个元素，front的初始值 = 0

2.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作为约定，rear的初始值 = 0

3.当队列满时，条件是 (rear + 1) % maxSize == front

4.队列为空的条件是rear = front

5.队列中有效数据的个数 (rear + maxSize - front) % maxSize

public class CircleArrayQueueDemo {
    public static void main(String[] args) {
        //测试
        System.out.println("测试数组模拟环形队列的案例");
        //创建一个队列
        /*
        大小设置为4，其队列的有效数据个数最大是3
         */
        CircleArrayQueue queue = new CircleArrayQueue(4);
        char key;  //接收用户输入
        Scanner scanner = new Scanner(System.in);
        boolean loop = true;
        //输出一个菜单
        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)：从队列取出数据");
            System.out.println("h(head)：查看队列头的数据");
            key = scanner.next().charAt(0);
            switch (key) {
                case 's':
                    queue.showQueue();
                    break;
                case 'e':
                    scanner.close();
                    loop = false;
                    break;
                case 'a':
                    System.out.println("请输入一个数字");
                    int num = scanner.nextInt();
                    queue.addQueue(num);
                    break;
                case 'g':
                    try {
                        System.out.printf("取出的数据是：%d\n", queue.getQueue());
                    } catch (Exception e){
                        System.out.println(e.getMessage());
                    }
                    break;
                case 'h':
                    try {
                        System.out.printf("队列的头数据是：%d\n", queue.headQueue());
                    }catch(Exception e) {
                        System.out.println(e.getMessage());
                    }
                    break;
                default:
                    break;
            }
        }
        System.out.println("程序退出");
    }
}

class CircleArrayQueue {
    private int maxSize; //表示数组的最大容量
    /*
    front变量的含义做一个调整：
    front指向队列的第一个元素，front的初始值 = 0
     */
    private int front;  //队列头
    /*
    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作为约定，rear的初始值 = 0
     */
    private int rear;  //队列尾
    private int[] arr;  //该数组用于存放数据，模拟队列

    public CircleArrayQueue(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() {
        //判断队列是否为空
        if (isEmpty()) {
            //抛出异常
            throw new RuntimeException("队列为空，不能取数据");
        }
        //这里需要分析出front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;
    }

    //显示队列的头数据，注意不是取出数据
    public int headQueue() {
        //判断
        if (isEmpty()) {
            throw new RuntimeException("队列为空，没有数据");
        }
        return arr[front];
    }

    //显示队列的所有数据
    public void showQueue() {
        //遍历
        if (isEmpty()) {
            System.out.println("队列为空，没有数据");
            return;
        }
        //思路：从front开始遍历
        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() {
        return (rear + maxSize - front) % maxSize;
    }
}