java中用数组实现环形队列的示例代码

本篇文章主要讲述了使用数组实现环形队列的思路以及具体代码

一、队列是什么

我们先来看下百科的解释:
队列是一种特殊的线性表,特殊之处在于它只允许在表的前端(front)进行删除操作,而在表的后端(rear)进行插入操作,队列是一种操作受限制的线性表。进行插入操作的端称为队尾,进行删除操作的端称为队头
总结起来两点:
1.一种线性表
2.添加操作只能在表尾,删除操作在表头(先进先出)

二、实现队列的思路

 1.初始化一个空队列

初始化一个大小固定的数组,并将头指针,尾指针都指向下表为0的位置,但其实这种初始化头指针指向的是队首,尾指针指向的是队尾的后一个元素。

初始化一个队列

2.往队列里添加元素

往队列里添加元素,尾指针后移一位。

添加元素到队列

一直添加直到队列满

一直添加直到队列满

这个时候尾指针已经出现在数组下标外了

3.消费队列元素

每消费一个队列元素,头指针指向的元素出队,并且后移一位

消费队列元素

再消费两个

再消费两个

这个时候我们想往队列里继续添加元素,尾指针后移,然后发现出现了假溢出的情况,因为尾指针无法再向后移动,而队列实际上并没有满,我们又无法继续往队列里添加数据。这个时候其实有两种解决方案。
方案一:我们每消费一个元素,其后面的元素都整体往前移动一位,就像我们生活中排队打饭一样,后面的人都往前挪一挪。但这种方案带来的后果是,带来的时间开销太大,因为基本上要操作所有的元素,所以这种方案不可行。
方案二:尾指针在指向下表为最后一个元素时,再添加元素,如果还有空位,就将尾指针重新指向0,头指针在取到下表数组末尾时,如果前面还有元素,头指针也指向0,这就是我们说的环形队列。

三、实现环形队列

1.环形队列示例图

尾指针重新指向零

图一

再添加一个元素

在这里插入图片描述

连续消费三个元素,如果前面还有元素,头指针也指向0

在这里插入图片描述

这个时候我们发现那个原来熟悉的队列又回来了。

2.代码实现

/**
 * description:数组实现环形队列
 * author: xiaowang
 * */
public class MyQueue<E> {
    // 队列最大个数
    private int size;
    // 元素真实个数
    private int number;
    // 头指针,指向队列的第一个元素即队头
    private int front;
    // 尾指针,指向队尾的后一个元素(非队尾)
    private int rear;
    // 队列具体值
    private Object[] values;
    // 队列满标记,当队列是满的时候为true
    private boolean isFullFlag;

    /**构造器*/
    public MyQueue(int size){
        if (size<0){
            throw new RuntimeException("初始化队列时,队列最大元素个数不能为负");
        }
        this.front  = 0;
        this.rear = 0;
        this.number = 0;
        this.isFullFlag = false;
        this.size = size;
        this.values = new Object[size];

    }

    /**往队列里添加元素 添加成功返回true 失败返回false*/
    public boolean addToQueue(E e){
        // 判断队列是否已经满了
        if (isFullFlag){
            System.out.println("队列已满,无法继续添加元素");
            return false;
        }
        // 添加元素
        values[rear] = e;
        // 元素个数加一
        number++;
        // 尾指针后移一位,若已经指向数组最后的下表,则重新指向0
        if (rear == size-1){
            rear = 0;
        }else{
            rear++;
        }
        // 添加完这个元素,判断队列是否已经满了,若满则标记为true
        if (rear==front){
            isFullFlag = true;
        }
        return true;
    }
    /**从队列里取出数据,队头数据*/
    public E getFromQueue(){
        // 判断队列是否为空
        if (number==0||size==0){
            System.out.println("队列为空,无法从队列中获取数据");
            return null;
        }
        // 临时变量
        E e = (E) values[front];
        // 队头置空
        values[front] = null;
        // 个数减一
        number--;
        // 头指针后移,若已经指向数组最后的下表,则重新指向0
        if (front==size-1){
            front = 0;
        }else {
            front++;
        }
        // 取队列之前若是满的状态,则更新状态
        if (isFullFlag){
            isFullFlag = false;
        }
        return e;
    }
    /**获取目前有几个元素正在进行排队*/
    public int getNumber(){
        return number;
    }
    /**获取队列的最大个数*/
    public int getSize(){
        return size;
    }
    /**查看队列在数组里保存的详细情况*/
    public String toString(){
        StringBuffer valueStr = new StringBuffer();
        valueStr.append("[");
        for (int i = 0; i < size; i++) {
            if (i!=size-1){
                valueStr.append(values[i]+",");
            }else{
                valueStr.append(values[i]+"]");
            }
        }
        return valueStr.toString();
    }
}

测试代码

public class TestQueue {

    public static void main(String[] args) {
        MyQueue<String> queue = new MyQueue<String>(5);
        Scanner scanner = new Scanner(System.in);
        Scanner scanner2 = new Scanner(System.in);
        boolean isCan = true;
        while (isCan){
            System.out.println("欢迎来到小王排队系统,您可以使用以下功能。
添加:1;取出:2;展示:3;获取排队个数:4;退出:0。");
            int flag = scanner.nextInt();
            switch (flag){
                case 1 :
                    System.out.println("请输入一个数据:");
                    String data = scanner2.nextLine();
                    boolean isSuccess = queue.addToQueue(data);
                    if (isSuccess){
                        System.out.println("添加成功~~~");
                    }
                    break;
                case 2 :
                    String dataFromQueue = queue.getFromQueue();
                    if (dataFromQueue!=null){
                        System.out.println("本次取出的数据为:"+dataFromQueue);
                    }
                    break;
                case 3 :
                    System.out.println("队列详情为:
"+queue.toString());
                    break;
                case 4 :
                    System.out.println("目前有"+queue.getNumber()+"个元素正在进行排队");
                    break;
                default:
                    isCan = false;
                    System.out.println("已退出...");
                    break;
            }
        }

    }
}

总结

到此这篇关于java中用数组实现环形队列的示例代码的文章就介绍到这了,更多相关java 数组环形队列内容请搜索云海天教程以前的文章或继续浏览下面的相关文章希望大家以后多多支持云海天教程!