java如何實現(xiàn)隊列queue數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

這篇文章主要介紹java如何實現(xiàn)隊列queue數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，文中介紹的非常詳細，具有一定的參考價值，感興趣的小伙伴們一定要看完！

概念

隊列是一種非原始（特殊）的線性表，是一種先進先出（FIFO）的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。它只允許在表的前端（front）進行刪除操作，而在表的后端（rear）進行插入操作。

FIFO：first input first output，即先添加的元素，先移除，最后添加的元素，最后移除。

工作方式類似于商場排隊結(jié)賬情形：

數(shù)組模擬隊列圖示：

隊列中兩個主要操作

插入值操作：insert ——》 enqueue（入隊） ——》參數(shù)是要插入的數(shù)據(jù)data

刪除值操作：remove ——》 dequeue （出隊）——》 無參

隊列遵循以下條件：

如果 FRONT = 0，那么隊列就是空的。

如果 REAR = size of the queue，那么隊列就是滿了。

如果 FRONT = REAR，那么隊列中至少有一個元素。

如果你想知道隊列中元素的總數(shù)，那么使用這個公式計算（REAR - FRONT）+1。

隊列的數(shù)組實現(xiàn)

我們可以通過數(shù)組、堆棧和鏈表來實現(xiàn)隊列。其中數(shù)組是實現(xiàn)隊列的最簡單方法。

創(chuàng)建一個大小為 n 的數(shù)組。將 FRONT 和 REAR 的值初始化為 -1，該值表示該數(shù)組當前為空。

編寫一個ArrayQueue類如下：

class ArrayQueue {
	private int maxSize; // 數(shù)組的最大容量
	private int front; // 隊列頭
	private int rear; // 隊列尾
	private int[] arr; // 存放數(shù)據(jù), 模擬隊列
 
	// 創(chuàng)建構(gòu)造器，初始化
	public ArrayQueue(int arrMaxSize) {
		maxSize = arrMaxSize;
		arr = new int[maxSize];
		front = -1; // front 是指向隊列頭的前一個位置
		rear = -1;  // rear  是指向隊列尾的數(shù)據(jù)(最后一個數(shù)據(jù))
	}
 
	// 判斷隊列是否已滿
	public boolean isFull() {
		return rear == maxSize - 1;
	}
 
	// 判斷隊列是否為空
	public boolean isEmpty() {
		return rear == front;
	}
 
	// 添加數(shù)據(jù)
	public void addQueue(int n) {
		if (isFull()) {
			System.out.println("隊列已滿，不能再添加數(shù)據(jù)了！");
			return;
		}
		rear++; // 讓rear 后移
		arr[rear] = n;
	}
 
	// 獲取數(shù)據(jù)
	public int getQueue() {
		if (isEmpty()) {
			// 通過拋出異常
			throw new RuntimeException("隊列為空，無數(shù)據(jù)可??！");
		}
		front++; // front后移
		return arr[front];
 
	}
 
	// 顯示隊列的所有數(shù)據(jù)
	public void showQueue() {
        if (isEmpty()) {
			System.out.println("隊列空的，沒有數(shù)據(jù)~~");
			return;
		}
		for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
			System.out.printf("arr[%d]=%d\n", i, arr[i]);
		}
	}
 
	// 顯示隊列的頭部指向的下一個
	public int headQueue() {
		if (isEmpty()) {
			throw new RuntimeException("隊列為空，沒有數(shù)據(jù)~~");
		}
		return arr[front + 1];
	}
}

編寫測試方法：

		//創(chuàng)建一個隊列
		ArrayQueue queue = new ArrayQueue(3);
		char key = ' '; 
		Scanner scanner = new Scanner(System.in);//
		boolean loop = true;
		//輸出一個菜單選項
		while(loop) {
			System.out.println("s(show): 顯示隊列");
			System.out.println("e(exit): 退出程序");
			System.out.println("a(add): 添加數(shù)據(jù)到隊列");
			System.out.println("g(get): 從隊列取出數(shù)據(jù)");
			System.out.println("h(head): 查看隊列頭的數(shù)據(jù)");
			key = scanner.next().charAt(0);//接收一個字符
			switch (key) {
			case 's': //顯示隊列所有數(shù)據(jù)
				queue.showQueue();
				break;
			case 'a': //添加數(shù)據(jù)
				System.out.println("輸出一個數(shù)");
				int value = scanner.nextInt();
				queue.addQueue(value);
				break;
			case 'g': //依次取出數(shù)據(jù)
				try {
					int res = queue.getQueue();
					System.out.printf("取出的數(shù)據(jù)是%d\n", res);
				} catch (Exception e) {
					// TODO: handle exception
					System.out.println(e.getMessage());
				}
				break;
			case 'h': //查看隊列頭指向
				try {
					int res = queue.headQueue();
					System.out.printf("隊列頭的數(shù)據(jù)是%d\n", res);
				} catch (Exception e) {
					// TODO: handle exception
					System.out.println(e.getMessage());
				}
				break;
			case 'e': //退出程序
				scanner.close();
				loop = false;
				break;
			default:
				break;
			}
		}
		
		System.out.println("程序退出~~");
	}

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