數組方式實現隊列操作

 

   

一、隊列的介紹

 我們在超市付款時，先排隊的總是先付款完成（排除插隊），隊列的一個特點就是“先進先出，后進后出”

特點

• 隊列是一個有序列表，可以通過數組和鏈表來實現
• 遵循”先進先出，后進后出的原則“
• 如圖在用數組表示隊列時，總是在底部插入數據，在頂部拿出數據

　　　　　　

 

 

 

二、數組模擬隊列分析

MaxSize是數組的長度，那MaxSize-1就是隊列的最大下標了，front和rear是隊列前后的下標，front是取出數據時改變，rear時添加數據時改變

添加數據時：

• 首先判斷隊列是否滿，怎么判斷是否滿？

　　　　　　　　　　尾指針rear隨着添加數據而增加，當rear指向隊列最大下標時為滿，即rear==Maxsize

• 不滿時，尾指針rear初始值指向-1，所以添加前需要先將進行上移（即rear++），然后對rear進行賦值

取出數據時：

• 先判斷隊列是否是空？

                    當rear==front時（即上圖最左邊),即為空

• 不為空將尾指針front上移，即進行front++操作

三、代碼實現

private int Maxsize;
    private int[] arr;
    private int front;
    private int rear;
    //構建函數
    public ArrayQueue(int arrMaxsize){
        Maxsize=arrMaxsize;
        arr=new int[Maxsize];
        front=-1;
        rear=-1;
    }
    //判斷數組是否時空
    public boolean isEmpty(){
       return front==rear;
    }

    //判斷數組是否是滿的
    public  boolean isFull(){
       return rear==Maxsize-1;
    }

    //為數組添加數據
    public void add(int n){
        if (isFull()){
            System.out.println("數組已經滿了");
            return;
        }
        rear++;
        arr[rear]=n;
    }
    //刪除數組數據
    public  int remove(){
        if (isEmpty()){
            new RuntimeException("數組是空的");
        }
        front++;
        return arr[front];
    }

    //獲取頭數據
    public int  getHeadDate(){
        if (isEmpty()){
            new RuntimeException("數組是空的");
        }

        return arr[front+1];
    }
    //顯示所有數據
    public  void allDate(){
        if (isEmpty()){
            new RuntimeException("數組是空的");
        }
        for (int i=0;i<Maxsize;i++){
            System.out.printf("arr[%d]=%d\n",i,arr[i]);
        }

    }

 

四、優化

根據上面的代碼發現，數組只能使用一次，取出數據后的空位置也不能進行添加，需要引入循環隊列來解決問題

 

預留一個位置判斷隊列是否滿：

 

 

 當取出一個后發現隊列沒滿，可以繼續添加：

 

 

 代碼實現

 private int Maxsize;
    private int arr[];
    private int front;//默認是0
    private int rear;//默認是0

    //構建函數
    public CircleArray(int arrMaxsize){
        Maxsize=arrMaxsize;
        arr=new int[Maxsize];
    }
    //判斷數組是否時空
    public boolean isEmpty(){
        return rear==front;
    }

    //判斷數組是否是滿的
    public  boolean isFull(){
        return (rear+1)%Maxsize==front;
    }

    //為數組添加數據
    public void add(int n){
        if (isFull()){
            System.out.println("數組已經滿了");
            return;
        }
        arr[rear]=n;
        rear=(rear+1)%Maxsize;
    }
    //刪除數組數據
    public  int remove(){
        if (isEmpty()){
            new RuntimeException("數組是空的");
        }
        //先把數據值給一個局部變量
        int a=arr[front];
        front=(front+1)%Maxsize;
        return a;
    }

    //獲取頭數據
    public int  getHeadDate(){
        if (isEmpty()){
            new RuntimeException("數組是空的");
        }

        return arr[front];
    }
    //顯示所有數據
    public  void allDate(){
        if (isEmpty()){
            new RuntimeException("數組是空的");
        }

        for (int i=front;i<front+size();i++){
            System.out.printf("arr[%d]=%d\n",i%Maxsize,arr[i%Maxsize]);
        }

    }

    //有效數據長度,(Maxsize-front+rear)%Maxsize  當rear<front時，長度是(maxsize-front)+(rear-0)
    public int size(){
        if (isEmpty()){
            return 0;
        }
        return (Maxsize-front+rear)%Maxsize;
    }