java數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法數(shù)組模擬隊(duì)列示例詳解
一、什么是隊(duì)列
- 隊(duì)列是一個有序列表,可以用數(shù)組或者鏈表來實(shí)現(xiàn)。
- 遵循先入先出的原則,即:先存入隊(duì)列的數(shù)據(jù),要先取出。后存入的的數(shù)據(jù),后取出。
看一張隊(duì)列的模擬圖,1,2,3表示同一個隊(duì)列Queue。在隊(duì)列中有2個指針,front表示隊(duì)首,rear表示隊(duì)尾。
- 圖1中表示隊(duì)列里還沒有數(shù)據(jù),所以front跟rear初始化都是-1。
- 當(dāng)圖2中有數(shù)據(jù)進(jìn)行存入的時候,front沒變,而rear則隨著數(shù)據(jù)的增多而改變。存入了4個數(shù)據(jù),于是rear=3。
- 再看圖3,front變成了2,rear沒有變化,因?yàn)榍懊娴?個數(shù)據(jù)被依次先取出,所以隊(duì)首就變成了2。
這就是隊(duì)列的“先進(jìn)先出”了。
二、用數(shù)組來模擬隊(duì)列
思路也比較簡單,因?yàn)殛?duì)列的輸出、輸入是分別從前后端來處理,因此需要兩個變量front以及rear分別記錄隊(duì)列的前后端下標(biāo)。
front會隨著數(shù)據(jù)輸出而改變,而rear則是隨著數(shù)據(jù)的輸入而改變。
package sparsearray; import java.util.Scanner; public class MyArrayQueue { public static void main(String[] args) { // 創(chuàng)建一個隊(duì)列 ArrayQueue arrayQueue = new ArrayQueue(3); char key = ' '; //接受用戶輸入 Scanner scanner = new Scanner(System.in); boolean loop = true; // 輸出一個菜單 while (loop) { System.out.println("s(show): 顯示隊(duì)列"); System.out.println("e(exit): 退出程序"); System.out.println("a(add): 添加數(shù)據(jù)到隊(duì)列"); System.out.println("g(get): 從隊(duì)列取出數(shù)據(jù)"); System.out.println("h(head): 顯示隊(duì)首的數(shù)據(jù)"); key = scanner.next().charAt(0); // 接收一個字符 switch (key) { case 's': arrayQueue.showQueue(); break; case 'a': System.out.println("請要添加的數(shù)"); int value = scanner.nextInt(); arrayQueue.addQueue(value); break; case 'g': try { int res = arrayQueue.getQueue(); System.out.printf("取出的數(shù)據(jù)是:%d", res); } catch (Exception e) { System.out.println(e.getMessage()); } break; case 'h': try { int headValue = arrayQueue.showHeadQueue(); System.out.printf("隊(duì)首數(shù)據(jù)是:%d", headValue); } catch (Exception e) { System.out.println(e.getMessage()); } break; case 'e': scanner.close(); loop = false; break; } } System.out.println("退出程序"); } } // 把隊(duì)列抽象成一個類,ArrayQueue class ArrayQueue { //表示數(shù)組最大容量 private int maxSize; // 隊(duì)列頭 private int front; // 隊(duì)列尾 private int rear; // 用于存放數(shù)據(jù)的數(shù)組 private int[] arr; // 構(gòu)造器 public ArrayQueue(int arrMaxSize) { maxSize = arrMaxSize; arr = new int[maxSize]; front = -1; // 指向隊(duì)首的前一個位置 rear = -1; // 指向隊(duì)列尾部,包括隊(duì)列最后的這個數(shù)據(jù) } // 判斷隊(duì)列是否已經(jīng)存滿 public boolean isFull() { return rear == maxSize - 1; // 注意這里的 maxSize-1 為什么要減1 } // 判斷隊(duì)列是否為空 public boolean isEmpty() { return rear == front; } // 添加數(shù)據(jù)到隊(duì)列 public void addQueue(int num) { // 判斷隊(duì)列是否滿了 if (isFull()) { System.out.println("隊(duì)列已滿,不可加入數(shù)據(jù)"); return; } rear++; // 讓rear后移 arr[rear] = num; } // 拿出隊(duì)列數(shù)據(jù) public int getQueue() { // 判斷隊(duì)列是否空 if (isEmpty()) { // 拋出異常 throw new RuntimeException("隊(duì)列為空,不可取數(shù)據(jù)"); } front++; // front后移 return arr[front]; } // 顯示隊(duì)列所有數(shù)據(jù) public void showQueue() { // 遍歷 if (isEmpty()) { System.out.println("隊(duì)列為空"); return; } for (int i = 0; i < arr.length; i++) { System.out.printf("arr[%d]=%d\n", i, arr[i]); } } // 顯示隊(duì)里的隊(duì)首數(shù)據(jù) public int showHeadQueue() { if (isEmpty()) { // 拋出異常 throw new RuntimeException("隊(duì)列為空,不可取數(shù)據(jù)"); } return arr[front + 1]; // 注意這里為甚么要+1,因?yàn)橹赶蜿?duì)首的前一個位置 } }
可以用代碼分別的進(jìn)行各項(xiàng)操作,看起來似乎沒問題。
但是,實(shí)際是有問題。
這里創(chuàng)建的數(shù)組使用一次就不能接著用了,比如把數(shù)據(jù)取完后,再往里加數(shù)據(jù)就不行了。
所以要對其進(jìn)行優(yōu)化,使用算法,將其改成一個環(huán)形隊(duì)列,以上就是java數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法數(shù)組模擬隊(duì)列示例的詳解內(nèi)容,更多關(guān)于java數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)算法數(shù)組模擬隊(duì)列的資料請關(guān)注腳本之家其它相關(guān)文章!
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