数组模拟队列实现

队列简介

概念：

　　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，和栈一样，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。队列中没有元素时，称为空队列。
　　队列的数据元素又称为队列元素。在队列中插入一个队列元素称为入队，从队列中删除一个队列元素称为出队。因为队列只允许在一端插入，在另一端删除，所以只有最早进入队列的元素才能最先从队列中删除，故队列又称为先进先出（FIFO—first in first out）线性表。

特点：

　　1.队列是一个有序列表，可以用数组或者链表实现

　　2.遵循先入先出的原则。即：先存入队列的数组，先取出，后存入的数据后取出

数组模拟队列实现

示意图：

实现思路：

　　1.队列本身是有序列表，若使用数组的结构来存储队列的数据，则队列数组的声明如上图，其中maxSize是该队列的最大容量。

　　2.因为队列的输入、输出是分别从前后端来处理，因此需要两个变量front以及rear分别记录队列前后端的下标，front会随着数据而改变，而rear则是随着数据输入而改变，如上图所示。

　　3.当我们将数据存入队列时称为"addQueue"，addQueue的处理需要两个步骤：

　　　　1.将尾指针后移：rear+1,当front==rear时，此时队列为空。

　　　　2.若尾指针rear小于队列的最大的下标maxSize-1，则将数据存入rear所指的数组元素中，否则队列满，无法存入数据。

代码实现：

package com.xihua.queue;

import java.util.Scanner;

public class ArrayQueueDemo {
    public static void main(String[] args) {
        //进行简单的测试
        //创建一个队列
        ArrayQueue queue=new ArrayQueue(3);
        //接受用户输入，注意''之间有空格
        char key = ' ';
        //键盘输入
        Scanner scanner=new Scanner(System.in);
        //声明一个boolean类型的loop,控制循环
        boolean loop=true;
        //简单输出一个菜单便于提示操作
        while (loop){
            System.out.println("s(show): 显示队列");
            System.out.println("e(exit): 退出程序");
            System.out.println("a(add): 添加数据到队列");
            System.out.println("g(get): 从队列取出数据");
            System.out.println("h(head): 查看队列头的数据");
            //接受一个字符
            key=scanner.next().charAt(0);
            switch (key){
                case 's':
                    queue.showQueue();
                    break;
                case 'a':
                    System.out.println("输入一个数");
                    int value=scanner.nextInt();
                    queue.addQueue(value);
                    break;
                case 'g':
                    try {
                        int res = queue.getQueue();
                        System.out.println("取出的数据是："+ res);
                    } catch (Exception e) {
                        // TODO: handle exception
                        System.out.println(e.getMessage());
                    }
                    break;
                case 'h': //查看队列头的数据
                    try {
                        int res = queue.headQueue();
                        System.out.println("队列头的数据是:"+res);
                    } catch (Exception e) {
                        // TODO: handle exception
                        System.out.println(e.getMessage());
                    }
                    break;
                case 'e': //退出
                    scanner.close();
                    loop = false;
                    break;
                default:
                    break;
            }
        }
        System.out.println("程序退出~~");
    }
}
class  ArrayQueue{
    //表示数组的最大容量
    private int maxSize;
    //队列头
    private  int front;
    //队列尾
    private  int rear;
    //该数组用于存放数据，模拟队列
    private int[] arr;
    //创建队列的构造器，传递最大容量的值
    public  ArrayQueue(int arrMaxSiza){
        maxSize=arrMaxSiza;
        arr=new int[maxSize];
        //指向队列头部，分析出front是指向队列头的前一个位置.
        front=-1;
        //指向队列尾部，指向队列尾的数据(即就是队列最后一个数据)
        rear=-1;
    }
    //判断队列是否已满
    public boolean isFull(){
        //当队列尾部与maxSize-1相等时，说明队列已满
        return  rear==maxSize-1;
    }
    //判断队列是否为空
    public  boolean isEmpty(){
        //当队列头与队列尾相等时，说明队列中没有数据
        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，不能加入数据!!!");
        }
        //尾指针后移
        rear++;
        arr[rear]=n;
    }
    //获取队列的数据，出队列
    public int getQueue(){
        //判断队列是否为空
        if(isEmpty()){
            //抛出自定义异常
            throw  new RuntimeException("队列为空，没有数据可取！！！");
        }
        //头指针后移
        front++;
        return  arr[front];
    }
    //显示队列所有数据
    public  void showQueue(){
        //判断队列是否为空
        if(isEmpty()){
            //抛出自定义异常,这里可以写成System.out.println()提示队列为空就行
            throw  new RuntimeException("队列为空，没有数据可取！！！");
        }
        for(int i=0;i<arr.length;i++){
            //System.out.println(arr[i]);
           System.out.printf("arr[%d]=%d
", i, arr[i]);
        }
    }
    //显示队列头数据，注意不是去出数据
    public int headQueue(){
        //判断队列是否为空
        if(isEmpty()){
            //抛出自定义异常
            throw  new RuntimeException("队列为空，没有数据可取！！！");
        }
        //注意front初始值为-1
        return arr[front+1];
    }

}

运行结果：在测试的过程中，注意要先添加数据到队列中，再进行测试，不然会直接抛出我们自己定义的异常：Exception in thread "main" java.lang.RuntimeException: 队列为空，没有数据可取！！！