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java数据结构和算法——数组模拟环形队列(queue)

程序员文章站 2022-05-04 08:49:22
摘要:由于数组模拟队列,数组无法复用,下面讲解了用数组模拟环形队列的方法,采用取模的方式,使得数组可以重复使用。一、数组模拟队列的图解数组模拟队列具体示例参考:https://wwwxz.blog.csdn.net/article/details/107348409二、使用数组模拟环形队列的图解对前面的数组模拟队列的优化,充分利用数组. 因此将数组看做是一个环形的。(通过取模的方式来实现即可)三、数组模拟环形队列的思路分析在数组模拟队列的基础上做出如下调整:front 变量....

摘要:
由于数组模拟队列,数组无法复用,下面讲解了用数组模拟环形队列的方法,采用取模的方式,使得数组可以重复使用。

一、数组模拟队列的图解

数组模拟队列具体示例参考:https://wwwxz.blog.csdn.net/article/details/107348409
java数据结构和算法——数组模拟环形队列(queue)

二、使用数组模拟环形队列的图解

  • 对前面的数组模拟队列的优化,充分利用数组. 因此将数组看做是一个环形的。(通过取模的方式来实现即可)
    java数据结构和算法——数组模拟环形队列(queue)

三、数组模拟环形队列的思路分析

在数组模拟队列的基础上做出如下调整:

  1. front 变量的含义做一个调整: front 就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
  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做为约定,(即尾索引的下一个为头索引时表示队列满)
  3. front 的初始值 = 0,rear 的初始值 = 0
  4. 队列已满的条件公式: (rear + 1) % maxSize == front
  5. 队列为空的条件公式: rear == front
  6. 队列中 有效的数据的个数条件公式: (rear + maxSize - front) % maxSize

四、数组模拟环形队列示例代码

1)、数组模拟环形队列类

package com.rf.springboot01.dataStructure;
/**
 * @description: 使数组模拟环形队列类
 * @author: xiaozhi
 * @create: 2020-07-15 11:22
 */
public class CircleArrayQueue {

    private int maxSize;//表示数组队列的最大容量
    private int front;//front就指向队列的第一个元素
    private int rear;//rear指向队列的最后一个元素的后一个位置
    private int[] arr;//该数据用于存放数据,模拟队列

    //创建环形队列的构造函数
    public CircleArrayQueue(int arrMaxSize){
            maxSize=arrMaxSize;
            arr=new int[arrMaxSize];
    }

    //判断队列是否已满
    public boolean isFull(){
        return (rear+1)%maxSize==front;
    }

    //判断队列是否为空
    public boolean isEmpty(){
        return front==rear; //队列头部指针==队列尾部指针,说明队列为空
    }

    //添加数据到队列
    public void addQueue(int n){
        //判断队列是否已满
        if(isFull()){
            System.out.println("队列已满,不能往队列中添加数据。");
            return;
        }
        arr[rear]=n;//直接将数据加入
        rear=(rear+1)%maxSize;//将rear后移,考虑取模
    }

    //获取队列数据,出队列
    public int getQueue(){
        //判断队列是否为空
        if(isEmpty()){
            throw new RuntimeException("队列为空,不能从队列获取数据。");
        }
        int value=arr[front];//先把front对应的值保留到一个临时变量
        front=(front+1)%maxSize;//将front后移,考虑取模
        return value;//将临时保存的变量返回
    }
    //求出当前队列有效数据的个数
    public int size(){
        return  (rear+maxSize-front)%maxSize;
    }

    //显示队列中所有数据
    public  void showQueue(){
        if(isEmpty()){
            System.out.println("队列是空的,没有数据。");
        }
        //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]);
        }
    }

    //显示队列的头部数据
    public int headQueue(){
        if(isEmpty()){
            throw new RuntimeException("队列是空的,没有数据。");
        }
        return arr[front];
    }

}

2)、使数组模拟环形队列测试类

package com.rf.springboot01.dataStructure;
import java.util.Scanner;
/**
 * @description: 使数组模拟环形队列测试类
 * @author: xiaozhi
 * @create: 2020-07-15 14:04
 */
public class CircleArrayQueueTest {
    public static void main(String[] args) {
        //设置4,其队列的有效数据最大是3
        CircleArrayQueue circleArrayQueue = new CircleArrayQueue(4);
        Scanner scanner = new Scanner(System.in);
        char key=' ';//接收用户输入
        boolean f=true;
        while(f){
            System.out.println("s(show):显示队列");
            System.out.println("e(exit):退出队列");
            System.out.println("a(add):添加数据到队列");
            System.out.println("g(get):从队列中获取数据");
            System.out.println("h(head):显示队列头部数据");
            key=scanner.next().charAt(0);
            switch (key){
                case 's'://显示队列
                    circleArrayQueue.showQueue();
                    break;
                case 'a'://添加数据到队列
                    System.out.println("请输入一个数:");
                    int value=scanner.nextInt();
                    circleArrayQueue.addQueue(value);
                    break;
                case 'g'://从队列中获取数据
                    try {
                        int result = circleArrayQueue.getQueue();
                        System.out.printf("从队列中取出的数据是%d\n",result);
                    } catch (Exception e) {
                        System.out.println(e.getMessage());
                    }
                    break;
                case 'h'://显示队列头部数据
                    try {
                        int result = circleArrayQueue.headQueue();
                        System.out.printf("显示队列的头部数据是%d\n",result);
                    } catch (Exception e) {
                        System.out.println(e.getMessage());
                    }
                    break;
                case 'e'://退出队列
                    scanner.close();
                    f=false;
                    break;
                default:
                    break;
            }
        }
        System.out.println("程序退出");
    }
}

五、运行测试类,效果图如下:

数组模拟环形队列解决了数组模拟队列中不能复用的问题
java数据结构和算法——数组模拟环形队列(queue)
java数据结构和算法——数组模拟环形队列(queue)

本文地址:https://blog.csdn.net/li1325169021/article/details/107356176