Java数据结构之队列(动力节点Java学院整理)

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

public class Queue {
  private int size;  //当前队列元素个数
  private int[] Array;//存放队列元素的数组
  private int MaxSize;//队列最大尺寸
  //构造函数
  public Queue(int maxsize){
    MaxSize = maxsize;
    Array = new int[MaxSize];
    size = 0;  
  }
  //判断队列是否为空
  public int IsEmpty(){
    if(size == 0)
      return 0;
    return -1;
  }
  //判断队列是否为满
  public int IsFull(){
    if(size == MaxSize)
      return 0;
    return -1;
  }
  //返回队列长度
  public int GetLength(){
    return this.size;
  }
  //队列插入
  public int EnQueue(int x){
    //若队列不满，把x插到队尾，返回0；否则返回-1；
    if(IsFull() == -1){
      Array[size] = x;
      size++;
      return 0;
    }
    return -1;
  }
  //队列删除
  public int DeEmpty(){
    //若队列不空，则删除对头元素，返回该元素的值，否则返回-404；
    if(IsEmpty() == -1){
      int x = Array[0];
      for(int j=0; j<MaxSize-1; j++)
        Array[j] = Array[j+1];//前移
      MaxSize--;
      return x;
    }
    return -404;
  }
  //读取队列头部元素
  public int GetFront(){
    //读队头，若队列非空，则返回队列头元素的值，否则返回-404；
    if(IsEmpty() == -1){
      return Array[0];
    }
    return -404;
  }
}

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