队列

一、需求场景

• 排队叫号

二、队列特点

• 有序列表
• 先入先出

三、使用数组模拟队列

1、示意图

2、细节说明

• 需要三个元素来实现队列的模拟：
  • maxSize：最大容量，固定不变
  • front：指向队列的第一个元素的前一个位置；初始化时，因为还没有元素，所以指向-1
  • rear：指向队列的最后一个元素；初始化时，因为还没有元素，所以指向-1
• 队列空还是满的判断
  • front=rear：队列为空
  • rear==maxSize-1：队列为满
• 入列操作思路
  • 判断是否满了
  • 未满情况下，rear+1，然后存放数据
• 出列操作思路
  • 判断是否为空
  • 非空情况下，取出数据，front-1
• 注意
  • 出列要移动指针，显示数据不用移动，入列亦同。

四、实战

1、实现思路

• 万事万物皆对象====>>>编写一个类，来模拟数组队列ArrayQueue。
• 类的成员
  • 属性：刻画出队列的特征，正式因为这些特征，它才是它，而不是别的
  • 构造器：因为并非JavaBean，需要自己根据情况构建。
  • 方法：是够为空，是否为满，添加数据，删除数据，遍历

2、代码实现

class ArrayQueue{
    private int maxSize;
    private int front;
    private int rear;
    private int[] arr;

    public ArrayQueue(int arrMaxSize){
        maxSize = arrMaxSize;
        arr = new int[maxSize];
        front = -1; //这里自定义的,但是含义要明白:front指向的是第一个数据的前一个位置
        rear = -1;  //rear指向的是最后一个数据
    }

    public boolean isEmpty(){
        return front == rear;
    }

    public boolean isFull(){
        return rear == maxSize-1;
    }

    public void addQueue(int num){
        if (isFull()){
            System.out.println("队列已满");
            return;
        }
        rear++;
        arr[rear] = num;
    }

    public int deleteQueue(){
        if (isEmpty()){
            System.out.println("队列为空");
        }
        front++;
        return arr[front];
    }

    public void showQueue(){
        if (isEmpty()){
            System.out.println("队列为空");
            return;
        }
        for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
            System.out.printf("arr[%d]=%d\n",i,arr[i]);
        }//这里用foreach就不能得到第几了
    }
}

五、优化：循坏队列

1、问题

• 上述队列，只能使用一次
• 用取模运算实现循环队列，达到复用效果

2、实现思路

• 首先，需要将条形的数组，看做是环形的循环的数组

• 然后，对front和rear的含义重新定义

  • front：指向队列第一个元素；初始值为0
  • rear：指向队列最后一个元素的后一个位置，因为我们想空出一个位置作为约定；初始值是0；

• 队列为满是的判断条件是：(rear+1) % maxSize == front

• 队列为空的判断条件是：rear == front

• 有效的数据个数为：(rear - front + maxSize) % maxSize