java 数组模拟环形队列
程序员文章站
2024-03-18 11:26:10
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对比数组模拟队列不能复用的优化,充分利用数组,因此将数组看作是一个环形的。(通过**取模**的方式来实现即可)
1.分析说明
1)尾索引的下一个为头索引时表示队列满,即将队列容量空出一个作为约定,这个在做判断队列满的时候需要注意 (rear + 1)% maxSize == front [满];
2)rear == front【空】
3)分析示意图
2.思路
1)front变量的含义做一个调整:front指向队列的第一个元素,也就是说arr[front]就是队列的第一个元素,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 [满]
4)队列为空的条件,rear == front 空
5)队列中有效的数据的个数为( rear + maxSize -front)% maxSize // rear=1 front =0
3.代码实现
import java.util.Scanner;
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");
//创建一个环形队列
CircleArray queue= new CircleArray(4);//队列的有效数据最大为3
char key = ' ';
Scanner scanner= new Scanner(System.in);
boolean loop = true;
//输出一个菜单
while (loop){
System.out.println("s(show):显示对列");
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):从对列取出数据");
System.out.println("h(head):查看队列头的数据");
key = scanner.next().charAt(0);//接收一个字符
switch (key){
case 's':
queue.showQueue();
break;
case 'a':
System.out.println("输出一个数");
int value = scanner.nextInt();
queue.addQueue(value);
break;
case'g'://从对列取出数据
try{
int res = queue.getQueue();
System.out.printf("取出的数据是%d\n", res);
}catch (Exception e ){
System.out.println(e.getMessage());
}
break;
case'h'://查看队列头的数据
try{
int res = queue.getQueue();
System.out.println();
}catch (Exception e ){
System.out.println(e.getMessage());
}
break;
case 'e':
scanner.close();
loop = false;
break;
default:
break;
}
}
System.out.println("程序退出");
}
}
class CircleArray{
private int maxSize;//表示数组的最大容量
private int front;//队列头:指向队列的第一个元素
private int rear;//队列的最后一个元素的后一个位置
private int[] arr;//用于存放数据,模拟对列
public CircleArray(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,不能添加数据");
return;
}
//直接将数据加入
arr[rear] = n;
//将rear后移,考虑取模
rear = (rear +1 ) % maxSize;
}
//获取队列的数据,出队列
public int getQueue(){
//判断队列是否空
if (isEmpty()){
//通过抛出异常
throw new RuntimeException("队列空,不能取数据");
}
//front是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;
}
//显示队列的所有数据
public void showQueue(){
//遍历
if (isEmpty()){
System.out.println("队列是空的,没有数据");
return;
}
//思路:从front开始遍历,遍历多少个元素
for (int i = front; i <front + size(); i++) {
System.out.printf("arr[%d]=%d\n", i % maxSize , arr[i % maxSize]);
}
}
//求出当前数据有效数据的个数
public int size(){
return (rear + maxSize - front) % maxSize;
}
//显示队列的头部,不是取出数据
public int headQueue(){
//判断
if(isEmpty()){
throw new RuntimeException("队列空,不能取数据");
}
return arr[front];
}
}
4.运行结果
s
队列是空的,没有数据
s(show):显示对列
e(exit):退出程序
a(add):添加数据到队列
g(get):从对列取出数据
h(head):查看队列头的数据
a
输出一个数
10
s(show):显示对列
e(exit):退出程序
a(add):添加数据到队列
g(get):从对列取出数据
h(head):查看队列头的数据
a
输出一个数
3
s(show):显示对列
e(exit):退出程序
a(add):添加数据到队列
g(get):从对列取出数据
h(head):查看队列头的数据
a
输出一个数
65
s(show):显示对列
e(exit):退出程序
a(add):添加数据到队列
g(get):从对列取出数据
h(head):查看队列头的数据
s
arr[0]=10
arr[1]=3
arr[2]=65
s(show):显示对列
e(exit):退出程序
a(add):添加数据到队列
g(get):从对列取出数据
h(head):查看队列头的数据
g
取出的数据是10
s(show):显示对列
e(exit):退出程序
a(add):添加数据到队列
g(get):从对列取出数据
h(head):查看队列头的数据
s
arr[1]=3
arr[2]=65
s(show):显示对列
e(exit):退出程序
a(add):添加数据到队列
g(get):从对列取出数据
h(head):查看队列头的数据
a
输出一个数
6
s(show):显示对列
e(exit):退出程序
a(add):添加数据到队列
g(get):从对列取出数据
h(head):查看队列头的数据
s
arr[1]=3
arr[2]=65
arr[3]=6
s(show):显示对列
e(exit):退出程序
a(add):添加数据到队列
g(get):从对列取出数据
h(head):查看队列头的数据