【数据结构】之队列的java实现（一）

队列的定义：

队列（Queue）是只允许在一端进行插入，而在另一端进行删除的运算受限的线性表。



（1）允许删除的一端称为队头（Front）。

（2）允许插入的一端称为队尾（Rear）。

（3）当队列中没有元素时称为空队列。

（4）队列亦称作先进先出（First In First Out）的线性表，简称为FIFO表。

队列的修改是依先进先出的原则进行的。新来的成员总是加入队尾，每次离开的成员总是队列头上的（不允许中途离队）。

队列的存储结构及实现

队列的顺序存储结构

（1） 顺序队列的定义：

队列的顺序存储结构称为顺序队列，顺序队列实际上是运算受限的顺序表。

（2）顺序队列的表示：

和顺序表一样，顺序队列利用内存中一段连续的存储空间来存放当前队列中的元素。

由于队列的队头和队尾的位置是变化的，设置两个指针front和rear分别指示队头元素和队尾元素，它们的初值在队列初始化时均应置为0。

（3）顺序队列的基本操作

入队时：将新元素插入rear所指的位置的后一位。

出队时：删去front所指的元素，然后将front加1并返回被删元素。

（4）顺序表的溢出现象

①“下溢”现象

当队列为空时，做出队运算产生的溢出现象。“下溢”是正常现象，常用作程序控制转移的条件。

② "真上溢"现象

当队列满时，做进栈运算产生空间溢出的现象。“真上溢”是一种出错状态，应设法避免。

③ "假上溢"现象

由于入队和出队操作中，头尾指针只增加不减小，致使被删元素的空间永远无法重新利用。当队列中实际的元素个数远远小于内存中本分配的空间时，也可能由于尾指针已超越向量空间的上界而不能做入队操作。该现象称为"假上溢"现象。如下图

循环队列：

如上图所示，这种头尾相接的顺序存储结构称为循环队列（circular queue）。

循环队列中需要注意的几个重要问题：

①队空的判定条件，队空的条件是front=rear；

②队满的判定条件，（rear+1）%QueueSize=front。QueueSize为队列初始空间大小。

循环队列的java实现代码

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package study_02.datastructure.queue;

/**

* 循环队列

* @author WWX

*/

public class CirQueue<E> {

//对象数组，队列最多存储a.length-1个对象

E[] a;

//默认初始化大小

private static final int DEFAULT_SIZE=10;

//对首下标

int front;

//队尾下标

int rear;

public CirQueue(){

this(DEFAULT_SIZE);

}

/**

* 初始化指定长度的队列

* @param size

*/

@SuppressWarnings("unchecked")

public CirQueue(int size){

a=(E[])(new Object[size]);

front=0;

rear=0;

}

/**

* 将一个对象追加到队列尾部

* @param obj

* @return 队列满时返回false,否则返回true

* @author WWX

*/

public boolean enqueue(E obj){

if((rear+1)%a.length==front){

return false;

}else{

a[rear]=obj;

rear=(rear+1)%a.length;

return true;

}

}

/**

* 队列头部出队

* @return

* @author WWX

*/

public E dequeue(){

if(rear==front)

return null;

else{

E obj =a[front];

front=(front+1)%a.length;

return obj;

}

}

/**

* 队列长度

* @return

* @author WWX

*/

public int size(){

return (rear-front)&(a.length-1);

}

//队列长度（另一种方法）

public int length(){

if(rear>front){

return rear-front;

}else

return a.length-1;

}

/**

* 判断是否为空

* @return

* @author WWX

*/

public boolean isEmpty(){

return rear==front;

}

public static void main(String[] args) {

CirQueue<String> queue=new CirQueue<String>(4);

queue.enqueue("1");

queue.enqueue("2");

queue.enqueue("3");

System.out.println("size="+queue.size());

int size=queue.size();

System.out.println("*******出栈操作*******");

for(int i=0; i<size;i++){

System.out.print(queue.dequeue()+" ");

}

}

}