队列的顺序表示，java数组模拟循环队列

1、队列简介

队列是一个有序列表，遵循“先入先出”的原则，即先存入队列的数据要先取出，后存入的数据后取出。 队列有两种存储表示，顺序表示和链式表示。顺序表示可以用数组来实现。

2、数组模拟队列

用数组模拟队列时，设两个值front=0，rear=0。front表示队列首部第一个数据所在位置，rear表示尾部最后一个数据的下一个位置。 将数据插入数组队列时（入队），从尾部进行插入,即array[rear] = value,同时rear后移，rear++。取出数据时（出队），从头部取出数据,value = array[front]，同时front后移front++。 当front=0，rear=maxSize（数组的最大长度），队列满，不能再存入数据。 这时如果执行出队操作，又有空间可以存储，但继续插入数据，会出现溢出现象，即因数组越界而导致程序非法操作错误。而实际上空间并未占满，所以称这种现象为“假溢出”。这是由“队尾入队，队头出队”的限制操作所造成的。 如何解决“假溢出”的问题呢？ 答案就是循环队列。

3、数组模拟循环队列

将顺序队列变为一个环状空间，front、rear和队列元素之间的关系不变，只是在循环队列中，front、rear依次后移加1的操作可用“模”运算来实现。 通过取模，front、rear就可以在顺序表空间内以头尾衔接的方式“循环”移动。 元素出队后，front = （front+1）%maxSize ； 元素入队后，rear = （rear+1）%maxSize 。 （maxSize为数组队列的最大长度） 例如，队列最大长度为4，当rear=3时，存入数据，array[3]=value,rear后移一位，如果没有取模运算，则rear=4，这时继续插入数据，array[4]越界。 如果进行取模运算，rear = （rear+1）%maxSize ，这时rear=0，rear又重新回到了0的位置。这样的运算，使得rear的值在0、1、2、3之间循环。 front的值同理。 写了这么多字，感觉还不如看代码来得更容易理解一点。

4、代码实现：数组模拟循环队列

package com.ArrayQueue; import java.util.Scanner; public class CircleArrayQueueDemo { public static void main(String args[]){ int maxSize = 4; CircleArrayQueue queue = new CircleArrayQueue(maxSize); Scanner scanner = new Scanner(System.in); char key; boolean loop = true; while (loop) { //根据输入的不同字母，进行对应的操作 System.out.println("a(add):添加一个数据"); System.out.println("g(get):取出一个数据"); System.out.println("h(head):展示头部数据"); System.out.println("s(show):展示所有数据"); System.out.println("q(quit):退出程序"); //因为判满条件的缘故，队列的最大容量实为maxSize-1 System.out.printf("(队列的最大容量为：%d)\n",maxSize-1); key = scanner.next().charAt(0);//接收一个字符 try { switch (key) { case 'a': System.out.println("请输入一个数："); int value = scanner.nextInt(); queue.addQueue(value); System.out.println("数据添加成功。"); break; case 'g': System.out.printf("取出的数据为：%d\n", queue.getQueue()); break; case 'h': queue.headQueue(); break; case 's': queue.showQueue(); break; case 'q': scanner.close(); loop = false; System.out.println("程序已退出。"); break; default: break; } } catch (RuntimeException e) { System.out.println(e.getMessage()); } } } } /** * 队列的顺序表示 * 数组模拟循环队列 */ class CircleArrayQueue{ private int maxSize; private int front;//指向头元素所在位置 private int rear;//指向尾元素所在位置的下一个位置 private int arr[];//存放数据的数组 //构造器，传入数组最大容量值 public CircleArrayQueue(int size){ maxSize = size; front = 0; rear = 0; //虽然数组最大容量为maxSize，但实际用于存储的只有maxSize-1 arr = new int[maxSize]; } //判空条件：front == rear public boolean isEmpty(){ return front == rear; } //判满条件：(rear+1)%maxSize == front public boolean isFull(){ return (rear+1)%maxSize == front; } //添加数据，入队 public void addQueue(int n){ //判满 checkFull(); arr[rear] = n; rear = (rear+1)%maxSize; } //取出数据，出队 public int getQueue(){ //判空 checkEmpty(); int value = arr[front]; front = (front+1)%maxSize; return value; } //队列中的有效值个数 public int size(){ return (rear-front+maxSize)%maxSize; } //展示队列的所有数据 public void showQueue(){ //判空 checkEmpty(); for(int i=front;i<front+size();i++){ System.out.printf("arr[%d]=%d\n",i%maxSize,arr[i%maxSize]); } System.out.printf("当前front=%d,rear=%d\n",front,rear); } //展示位于队列头部的元素值，不改变front的指向 public void headQueue(){ //判空 checkEmpty(); System.out.printf("头部数据是：%d\n",arr[front]); } //检测出队列为空时，打印当前front，rear的值，抛出异常 public void checkEmpty(){ if (isEmpty()) { System.out.printf("当前front=%d,rear=%d\n",front,rear); throw new RuntimeException("队列为空,不能取数据"); } } //检测出队列满时，打印当前front，rear的值，抛出异常 public void checkFull(){ if(isFull()){ System.out.printf("当前front=%d,rear=%d\n",front,rear); throw new RuntimeException("队列已满，不能添加数据"); } } }

运行结果：