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。
队列是一个有序列表，可以用数组或是链表来实现。
遵循先入先出的原则。即:先存入队列的数据，要先取出。后存入的要后取出
2、数组模拟队列
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，则定义maxSize是该队列的最大容量。
因为队列的输出、输入是分别从前后端来处理，因此需要两个变量front及rear分别记录队列前后端的下标，front会随着数据输出而改变，而rear则是随着数据输入而改变
判断队列为空的条件是：front == rear
判断队列为满的条件是：rear == maxSize- 1
将数据存入队列的处理需要有两个步骤
将尾指针rear往后移：rear + 1，若尾指针rear小于队列的最大下标 maxSize -1，则将数据存入rear所指的数组元素中，否则无法存入数据。
将数据取出队列的处理
将头指针front后移：front + 1返回front所指的数组元素，即取出的数据
代码实现
//数组模拟队列
public class ArrayQueueDemo {
public static void main(String[] args) {
//创建一个队列
ArrayQueue arrayQueue = new ArrayQueue(3);
char key = ' ';
Scanner scanner = new Scanner(System.in);
boolean loop = true;
while (loop) {
System.out.println("s(show)：显示队列");
System.out.println("e(exit)：退出队列");
System.out.println("a(add)：添加数据到队列");
System.out.println("g(get)：从队列取出数据");
key = scanner.next().charAt(0);
switch(key){
case 's':
arrayQueue.showQueure();
break;
case 'a':
System.out.println("输入一个数：");
int value = scanner.nextInt();
arrayQueue.addQueue(value);
break;
case 'g':
try {
int res = arrayQueue.getQueue();
System.out.printf("取出的数据是%dn",res);
} catch (Exception e) {
System.out.println(e.getMessage());
}
break;
case 'h':
try {
int res = arrayQueue.headQueue();
System.out.printf("队列头的数据是%dn",res);
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
break;
case 'e':
scanner.close();
loop = false;
break;
default:
break;
}
}
System.out.println("程序退出");
}
}
//使用数组模拟队列，编写一个ArrayQueue类
class ArrayQueue {
private int maxSize; //表示数组的最大容量
private int front; //队列头
private int rear; //队列尾
private int[] arr; //该数组用于存放数据，模拟队列
//创建队列的构造器
public ArrayQueue(int arrMaxSize) {
maxSize = arrMaxSize;
arr = new int[maxSize];
front = -1; //指向队列头部,分析出front是指向队列头的前一个位置
rear = -1; //指向队列尾，指向队列尾的数据（即就是队列最后一个数据）
}
//判断队列是否为空
public boolean isEmpty() {
return rear == front;
}
//判断队列是否满
public boolean isFull() {
return rear == maxSize - 1;
}
//添加数据到队列
public void addQueue(int n) {
//判断队列是否满
if (isFull()) {
System.out.println("队列满，不能加入数据");
return;
}
rear++; //让rear 后移
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()) {
//通过抛出异常
throw new RuntimeException("队列空，不能取数据");
}
front++; //front后移
return arr[front];
}
//显示队列的所有数据
public void showQueure() {
//遍历
if (isEmpty()) {
System.out.println("队列空，没有数据");
return;
}
for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
System.out.printf("arr[%d]=%dn", i, arr[i]);
}
}
}
问题分析并优化
目前数组使用一次就不能用，没有达到复用的效果将这个数组使用算法，改进成一个环形的队列【取模：%】 3、数组模拟环形队列
对前面的数组模拟队列的优化，充分利用数组.因此将数组看做是一个环形的。(通过取模的方式来实现即可)
分析说明:
front和rear的定义是可以自己定义的。只要满足环形的要求就好了。这是一个类似用码“建模”的过程，可以很多方式，只要实现就好了，rear和front 的位置也可以任意改动
front变量的含义做一个调整：front就指向队列的第一个元素,也就是说arr[front]就是队列的第一个元素
front的初始值=0
rear变量的含义做一个调整：rear指向队列的最后一个元素的后一个位置，因为希望空出一个空间做为约定
rear的初始值=0
maxSize最大数是3 ，实际上只能存两个 ，因为预留一个空间！！！
队列为空的条件是：rear == front【空】
队列为满的条件是：(rear +1) % maxSize == front【满】
当按以上分析，队列中有效的数据的个数为： (rear + maxSize - front) % maxSize
可以在原来的队列上修改得到一个环形队列
代码实现
//数组模拟环形队列
public class CircleArrayQueueDemo {
public static void main(String[] args) {
System.out.println("测试数组模拟环形队列的案例");
CircleArray arrayQueue = new CircleArray(4);//说明设置4，其队列的有效数据最大为3
char key = ' ';
Scanner scanner = new Scanner(System.in);
boolean loop = true;
//输出一个菜单
while (loop) {
System.out.println("s(show)：显示队列");
System.out.println("e(exit)：退出队列");
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");
key = scanner.next().charAt(0);
switch(key){
case 's':
arrayQueue.showQueure();
break;
case 'a':
System.out.println("输入一个数：");
int value = scanner.nextInt();
arrayQueue.addQueue(value);
break;
case 'g':
try {
int res = arrayQueue.getQueue();
System.out.printf("取出的数据是%dn",res);
} catch (Exception e) {
System.out.println(e.getMessage());
}
break;
case 'h':
try {
int res = arrayQueue.headQueue();
System.out.printf("队列头的数据是%dn",res);
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
break;
case 'e':
scanner.close();
loop = false;
break;
default:
break;
}
}
System.out.println("程序退出");
}
}
class CircleArray{
private int maxSize; //表示数组的最大容量
//front变量的含义做一个调整：front就指向队列的第一个元素,也就是说arr[front]就是队列的第一个元素
//front的初始值=0
private int front; //队列头，默认为0
//rear变量的含义做一个调整：rear指向队列的最后一个元素的后一个位置.因为希望空出一个空间做为约定
//rear的初始值=0
private int rear; //队列尾，默认为0
private int[] arr; //该数组用于存放数据，模拟队列
public CircleArray(int arrMaxSize){
maxSize = arrMaxSize;
arr = new int[maxSize];
}
//判断队列是否为空
public boolean isEmpty() {
return rear == front;
}
//判断队列是否满
public boolean isFull() {
return (rear + 1) % maxSize == front;
}
//添加数据到队列
public void addQueue(int n) {
//判断队列是否满
if (isFull()) {
System.out.println("队列满，不能加入数据");
return;
}
arr[rear] = n;
//将rear后移，这里必须考虑取模
rear = (rear + 1) % maxSize;
}
//获取队列的数据，出队列
public int getQueue() {
//判断队列是否为空
if (isEmpty()) {
//通过抛出异常
throw new RuntimeException("队列空，不能取数据");
}
//这里需要分析出front是指向队列的第一个元素
//1.先把front对应的值保留到一个临时变量
//2.将front后移，考虑取模
//3.将临时保存的变量返回
int value = arr[front];
front = (front + 1) % maxSize;
return value;
}
//显示队列的所有数据
public void showQueure() {
//遍历
if (isEmpty()) {
System.out.println("队列空的，没有数据");
return;
}
//思路：从front开始遍历，遍历多少个元素
for (int i = front; i < front + size(); i++) {
System.out.printf("arr[%d]=%dn", i % maxSize, arr[i % maxSize]);
}
}
//求出当前队列有效数据的个数
public int size() {
return (rear + maxSize -front) % maxSize;
}
//显示队列的头数据，注意不是取出数据
public int headQueue() {
//判断
if (isEmpty()) {
throw new RuntimeException("队列空的，没有数据");
}
return arr[front];
}
}
