20210329-算法学习-队列

1.队列使用场景(银行排队案例)：

图1.1

 

 　 1.1.队列介绍：

　　　　　队列是一种特殊的现行列表，他只允许在表的前端(front)进行删除操作，而表的后端(rear)进行插入操作。

　　　　　当进行插入操作的端称为队尾，进行删除操作的端称为队头，当队列中没有元素时，称为空队列。

　　　　　在队列这种数据结构中个，最先插入的元素将是最先被删除的元素，反之最后插入的元素将是最后被删除的元素，因此队列又称为 "先进先出" (FIFO-first in first out) 的线性表。

　　　　　队列空的条件：front=rear

　　　　　队列满的条件：rear=MAXSIZE

　　1.2.队列的链表实现：

　　　　　在队列的形成过程中，可以利用线性链表的原理，来生成一个队列。

　　　　　基于链表的队列，要动态创建和删除节点，效率较低，但是可以动态增长。

　　　　　队列采用的FIFO(first in first out)，新元素(等待进入队列的元素) 总是被插入到链表的尾部，而读取的时候总是从链表的头部开始读取，每次读取一个元素，释放一个元素。

　　　　    所谓动态创建，动态释放，因而也不存在溢出等问题，由于链表由结构体间接而成，遍历也方便

　　1.3.队列的数组实现：

　　　　    队列本身就是有序列表，若要使用数组的结构来存储队列的数据，则队列数组的声明如下(图1.2)，其中 maxSize是该队列的最大容量。

　　　　　因为队列的输出，输入的是分别从前后端来处理的，因此需要两个变量 front和rear 分别记录队列前后的下标，front 会随着数据输出而改变，而rear 则是随着数据输入而改变的

　　　　图1.2

 

 　　1.4.数组模拟队列的基本思想：

　　　　　当数组表示队列的时候，该数组只能被使用一次

　　　　　队列是一个有序列表，可以用数组或链表表示

　　　　   遵循先入先出的原则，即先存入队列中的数据，要先取出，后存入的数据后取出

　　　　   定义队列的时候，主要有三个参数(front头，rear尾，maxSize)，maxSize即为队列的最大容量

　　　　   判断队列是不是空，根据 rear==front true的话 则这个队列为空

　　　　   判断该队列是不是已经存满数据 rear==arr[maxSize-1] true的话 则表明这个队列已经满了

　　　　   当给该队列添加数据的时候，需要rear++ front不变

　　　　   当从该队列中取出数据的时候，则需要 front++ rear不变

2.代码：

package com.atAlgorithmTest;
/**
 * @Author: lisongtao
 * @Date: 2021/3/29 14:43
 */

import com.sun.jmx.remote.internal.ArrayQueue;
import java.util.Scanner;
/**
 * @ClassName QueryArray
 * @Description银行排队-队列
 * @Author DELL
 * @Date 2021/03/29 14:43
 **/
public class QueueArray {
    public static void main(String[] args) {
        //创建一个队列
        QueueArrayCreate queueArray = new QueueArrayCreate(3);
        char key = ' ';
        Scanner scanner = new Scanner(System.in);
        boolean loop = true;
        while(loop){
            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): 从队列中取出数据");
            System.out.println("h(head): 查看队列头的数据");
            key  = scanner.next().charAt(0);
            switch (key){
                case 's':
                    queueArray.showQueue();
                    break;
                case 'a':
                    System.out.println("输入一个数");
                    int i = scanner.nextInt();
                    queueArray.addQueue(i);
                    break;
                case 'g':
                    try {
                        int res = queueArray.getQueue();
                        System.out.println("取出的数据是: "+res);
                    } catch (Exception e) {
                        System.out.println(e.getMessage());
                    }
                    break;
                case 'h':
                    try {
                        int res = queueArray.headQueue();
                        System.out.println("队列头数据是: "+res);
                    } 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 QueueArrayCreate{
    private int maxSize;//表示数组的最大容量
    private int front;//队列头
    private int rear;//队列尾
    private int[] arr;//该数组用来存放数据，模拟队列

    //创建一个队列构造器
    public QueueArrayCreate(int arrMaxSize){
        maxSize = arrMaxSize;
        arr = new int[maxSize];
        front = -1;//指向队列头部(队列头的前一个位置)
        rear = -1;//指向队列尾部(队列的最后一个数据)
    }
    //判断队列是否已满
    public boolean isFull(){
        return rear == maxSize-1;
    }
    //需要判断队列是否为空
    public boolean isEmpty(){
        return rear == front;
    }
    //添加数据到队列中
    public void addQueue(int n){
        //判断队列是否已满
        if(isFull()){
            System.out.println("队列已满，不能再添加数据");
            return;
        }
        rear++;//队列后移
        arr[rear] = n;
    }
    //获取队列的数据，出队列
    public int getQueue(){
        if (isEmpty()){
            //当队列为空时，取不出数据
            throw new RuntimeException("队列为空，不能取出数据");
        }
        front++;//front后移
        return arr[front];
    }
    //显示队列
    public void showQueue(){
        if (isEmpty()){
            System.out.println("队列为空，没有数据");
            return;
        }
        for (int i = 0; i<arr.length; i++){
            System.out.printf("arr[%d]=%d\n",i,arr[i]);
        }
    }
    //显示队列头的数据
    public int headQueue(){
        if (isEmpty()) {
            System.out.println("队列为空，没有数据");
        }
        return arr[front+1];
    }
}