Java隊(duì)列數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的實(shí)現(xiàn)
1.隊(duì)列的基本概念
什么是隊(duì)列?
- 隊(duì)列是一種特殊的線性表
- 它只允許在表的前端(隊(duì)頭)進(jìn)行刪除操作
- 在表的后端(隊(duì)尾)進(jìn)行插入操作
- 隊(duì)列是一個(gè)有序表(可以用數(shù)組或鏈表實(shí)現(xiàn))
- 隊(duì)列先進(jìn)先出
- 隊(duì)列開(kāi)辟的是一塊連續(xù)的空間

順序隊(duì)列中的溢出現(xiàn)象:
- 真溢出:當(dāng)隊(duì)列滿時(shí),做進(jìn)棧運(yùn)算產(chǎn)生空間溢出的現(xiàn)象。
- 假上溢:由于入隊(duì)和出隊(duì)操作中,頭尾指針只增加不減小,致使被刪元素的空間永遠(yuǎn)無(wú)法重新利用。當(dāng)隊(duì)列中實(shí)際的元素個(gè)數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于向量空間的規(guī)模時(shí),也可能由于尾指針已超越向量空間的上界而不能做入隊(duì)操作。

2.循環(huán)隊(duì)列
在實(shí)際使用隊(duì)列時(shí),為了使隊(duì)列空間能重復(fù)使用,往往對(duì)隊(duì)列的使用方法稍加改進(jìn):無(wú)論插入或刪除,一旦rear指針增1或front指針增1 時(shí)超出了所分配的隊(duì)列空間,就讓它指向這片連續(xù)空間的起始位置。自己真從MaxSize-1增1變到0,可用取余運(yùn)算rear%MaxSize和front%MaxSize來(lái)實(shí)現(xiàn)。這實(shí)際上是把隊(duì)列空間想象成一個(gè)環(huán)形空間,環(huán)形空間中的存儲(chǔ)單元循環(huán)使用,用這種方法管理的隊(duì)列也就稱為循環(huán)隊(duì)列。除了一些簡(jiǎn)單應(yīng)用之外,真正實(shí)用的隊(duì)列是循環(huán)隊(duì)列

3.實(shí)現(xiàn)思路
由于普通隊(duì)列存在溢出問(wèn)題所以這里用數(shù)組來(lái)實(shí)現(xiàn)環(huán)形隊(duì)列
- 1、front指向隊(duì)列的首元素 初始為0
- 2、rear指向隊(duì)列尾元素的后一個(gè)位置 (空出來(lái)的一塊空間作為約定)初始為0
- 3、隊(duì)列滿的條件
:(rear+1) % maxSize = front - 4、隊(duì)列空的條件:
rear = front - 5、隊(duì)列中元素的個(gè)數(shù)
:(rear+maxSize-front) % maxSize
為什么隊(duì)列滿的條件是(rear+1) % maxSize = front
(1)假設(shè)rear>front
rear-front=maxSize-1
rear+1-maxSize=front
由于當(dāng)rear>front隊(duì)列滿時(shí)rear+1一定等于maxSize
(rear+1) % maxSize = rear+1-maxSize =0
(2)假設(shè)front>rear
front-rear=1
rear+1=front
由于當(dāng)front>rear時(shí)rear+1一定小于maxSize
所以(rear+1) % maxSize=rear+1
(3)有上述所示可以得出隊(duì)列滿的條件是(rear+1) % maxSize = front
元素個(gè)數(shù)的計(jì)數(shù)與這相似
4.代碼實(shí)現(xiàn)
public class Queue {
private int maxSzie; //隊(duì)列中能存儲(chǔ)的最大個(gè)數(shù)
private int frontPoint; //頭指針指向隊(duì)頭
private int rearPoint; //尾指針指向隊(duì)尾的后一個(gè)數(shù)據(jù)
private int[] array; //模擬隊(duì)列的數(shù)組
/**
* 初始化隊(duì)列
*/
public Queue(int max) {
maxSzie = max;
frontPoint = 0;
rearPoint = 0;
array = new int[max];
}
/**
* 判斷隊(duì)列是否為空
*/
public boolean isEmpty(){
return frontPoint == rearPoint;
}
/**
* 判斷隊(duì)列是否已滿
*/
public boolean isFull(){
return (rearPoint+1)%maxSzie == frontPoint;
}
/**
* 向隊(duì)列中添加數(shù)據(jù)
*/
public void add(int x){
if (isFull()){
System.out.println("當(dāng)前隊(duì)列已滿");
return;
}
//添加數(shù)據(jù)
array[rearPoint] = x ;
//后移尾指針
rearPoint = (rearPoint+1) % maxSzie;
System.out.println("添加成功");
}
/**
* 取出隊(duì)列中的數(shù)據(jù)
*/
public int remove(){
if (isEmpty()){
throw new RuntimeException("當(dāng)前隊(duì)列為空");
}
//把隊(duì)頭的值賦值給臨時(shí)變量
int x = array[frontPoint];
//移除數(shù)據(jù)后頭指針需要向后移動(dòng) 時(shí)其指向新的隊(duì)頭
frontPoint = (frontPoint+1) % maxSzie;
System.out.println("移除成功");
return x;
}
/**
* 獲取隊(duì)列頭數(shù)據(jù)
*/
public int gethead(){
if (isEmpty()){
throw new RuntimeException("當(dāng)前隊(duì)列為空");
}
return array[frontPoint];
}
/**
* 遍歷隊(duì)列
*/
public void show(){
int x = 0;
for (int i = frontPoint; i <= (rearPoint+maxSzie-frontPoint)%maxSzie; i++) {
x++;
System.out.println("隊(duì)列的第"+x+"個(gè)數(shù)據(jù)是"+array[i]);
}
}
}
public class QueueTest {
public static void main(String[] args) {
Queue queue = new Queue(5);
Scanner scanner = new Scanner(System.in);
char systemIn = ' ';
boolean noEnd = true;
while (noEnd){
System.out.println("a:add(添加數(shù)據(jù))");
System.out.println("r:remove(刪除數(shù)據(jù))");
System.out.println("h:head(獲取隊(duì)頭)");
System.out.println("s:show(遍歷隊(duì)列)");
System.out.println("e:exit(退出程序)");
System.out.println("請(qǐng)輸入字符");
systemIn = scanner.next().charAt(0);
switch (systemIn){
case 'a':
System.out.println("請(qǐng)輸入入隊(duì)的數(shù)據(jù)(數(shù)字)");
int x = Integer.parseInt(scanner.next());
queue.add(x);
break;
case 'r':
queue.remove();
break;
case 'h':
int head = queue.gethead();
System.out.println("隊(duì)頭是"+head);
break;
case 's':
queue.show();
break;
case 'e':
noEnd = false;
break;
}
}
}
}
5.測(cè)試


到此這篇關(guān)于Java隊(duì)列數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的實(shí)現(xiàn)的文章就介紹到這了,更多相關(guān)Java隊(duì)列數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)內(nèi)容請(qǐng)搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家!
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