java中用数组实现环形队列的示例代码

java中用数组实现环形队列的示例代码

本篇文章主要讲述了使用数组实现环形队列的思路以及具体代码

一、队列是什么

我们先来看下百科的解释：

队列是一种特殊的线性表，特殊之处在于它只允许在表的前端（front）进行删除操作，而在表的后端（rear）进行插入操作，队列是一种操作受限制的线性表。进行插入操作的端称为队尾，进行删除操作的端称为队头。

总结起来两点：

1.一种线性表

2.添加操作只能在表尾，删除操作在表头（先进先出）

二、实现队列的思路

1.初始化一个空队列

初始化一个大小固定的数组，并将头指针，尾指针都指向下表为0的位置，但其实这种初始化头指针指向的是队首，尾指针指向的是队尾的后一个元素。

2.往队列里添加元素

往队列里添加元素，尾指针后移一位。

一直添加直到队列满

这个时候尾指针已经出现在数组下标外了

3.消费队列元素

每消费一个队列元素，头指针指向的元素出队，并且后移一位

再消费两个

这个时候我们想往队列里继续添加元素，尾指针后移，然后发现出现了假溢出的情况，因为尾指针无法再向后移动，而队列实际上并没有满，我们又无法继续往队列里添加数据。这个时候其实有两种解决方案。

方案一：我们每消费一个元素，其后面的元素都整体往前移动一位，就像我们生活中排队打饭一样，后面的人都往前挪一挪。但这种方案带来的后果是，带来的时间开销太大，因为基本上要操作所有的元素，所以这种方案不可行。

方案二：尾指针在指向下表为最后一个元素时，再添加元素，如果还有空位，就将尾指针重新指向0，头指针在取到下表数组末尾时，如果前面还有元素，头指针也指向0，这就是我们说的环形队列。

三、实现环形队列

1.环形队列示例图

尾指针重新指向零

再添加一个元素

连续消费三个元素，如果前面还有元素，头指针也指向0

这个时候我们发现那个原来熟悉的队列又回来了。

2.代码实现

/**

* description:数组实现环形队列

* author: xiaowang

* */

public class MyQueue {

// 队列最大个数

private int size;

// 元素真实个数

private int number;

// 头指针，指向队列的第一个元素即队头

private int front;

// 尾指针，指向队尾的后一个元素(非队尾)

private int rear;

// 队列具体值

private Object[] values;

// 队列满标记，当队列是满的时候为true

private boolean isFullFlag;

/**构造器*/

public MyQueue(int size){

if (size<0){

throw new RuntimeException("初始化队列时，队列最大元素个数不能为负");

}

this.front = 0;

this.rear = 0;

this.number = 0;

this.isFullFlag = false;

this.size = size;

this.values = new Object[size];

}

/**往队列里添加元素 添加成功返回true 失败返回false*/

public boolean addToQueue(E e){

// 判断队列是否已经满了

if (isFullFlag){

System.out.println("队列已满,无法继续添加元素");

return false;

}

// 添加元素

values[rear] = e;

// 元素个数加一

number++;

// 尾指针后移一位，若已经指向数组最后的下表，则重新指向0

if (rear == size-1){

rear = 0;

}else{

rear++;

}

// 添加完这个元素，判断队列是否已经满了，若满则标记为true

if (rear==front){

isFullFlag = true;

}

return true;

}

/**从队列里取出数据，队头数据*/

public E getFromQueue(){

// 判断队列是否为空

if (number==0||size==0){

System.out.println("队列为空，无法从队列中获取数据");

return null;

}

// 临时变量

E e = (E) values[front];

// 队头置空

values[front] = null;

// 个数减一

number--;

// 头指针后移，若已经指向数组最后的下表，则重新指向0

if (front==size-1){

front = 0;

}else {

front++;

}

// 取队列之前若是满的状态，则更新状态

if (isFullFlag){

isFullFlag = false;

}

return e;

}

/**获取目前有几个元素正在进行排队*/

public int getNumber(){

return number;

}

/**获取队列的最大个数*/

public int getSize(){

return size;

}

/**查看队列在数组里保存的详细情况*/

public String toString(){

StringBuffer valueStr = new StringBuffer();

valueStr.append("[");

for (int i = 0; i < size; i++) {

if (i!=size-1){

valueStr.append(values[i]+",");

}else{

valueStr.append(values[i]+"]");

}

}

return valueStr.toString();

}

}

测试代码

public class TestQueue {

public static void main(String[] args) {

MyQueue queue = new MyQueue(5);

Scanner scanner = new Scanner(System.in);

Scanner scanner2 = new Scanhttp://ner(System.in);

boolean isCan = true;

while (isCan){

System.out.println("欢迎来到小王排队系统，您可以使用以下功能。\n添加：1；取出：2；展示：3；获取排队个数：4；退出：0。");

int flag = scanner.nextInt();

switch (flag){

case 1 :

System.out.println("请输入一个数据：");

String data = scanner2.nextLine();

boolean isSuccess = queue.addToQueue(data);

if (isSuccess){

System.out.println("添加成功~~~");

}

break;

case 2 :

String dataFromQueue = queue.getFromQueue();

if (dataFromQueue!=null){

System.out.println("本次取出的数据为："+dataFromQueue);

}

break;

case 3 :

System.out.println("队列详情为：\n"+queue.toString());

break;

case 4 :

System.out.println("目前有"+queue.getNumber()+"个元素正在进行排队");

break;

default:

isCan = false;

System.out.println("已退出...");

break;

}

}

}

}

总结

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