01 队列概述

队列(Queue)：具有一定操作约束的线性表
- 插入和删除操作：只能在一端插入，而在另一端删除。
- 数据插入：入队列（addQueue）
- 数据删除：出队列（deleteQueue）
- 先来先服务
- 先进先出

02 队列的抽象数据类型描述

类型名称：队列(Queue)

03 队列顺序存储实现（非循环队列）

front指向第一个元素的前一个位置，这里代码没有考虑到队列空间的重复利用

// 使用数组模拟队列
class ArrayQueue{
    private int[] arr; //数组模拟队列
    private int maxSize;  // 最大容量
    private int front; // 头指针，用于添加数据
    private int rear; // 尾指针，用于删除数据

    public ArrayQueue(int maxSize) {  //队列初始化
        this.maxSize = maxSize;
        arr = new int[maxSize];
        front = -1; // 指向队列头部的前一个位置
        rear = -1; // 指向队列尾部
    }

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

    public boolean isEmpty(){
        return front == rear;  // 队列为空时front不一定是-1
    }

    // 添加数据到队列
    public void addQueue(int num){
        if(isFull()){
            System.out.println("队列满");
            return;
        }
        rear++; // 还可以添加时，尾指针后移
        arr[rear]  = num;
    }

    // 从队列删除数据,出队列
    public int getQueue(){
        if(isEmpty()){
            throw new RuntimeException("队列为空");
        }
        int num ; // 存放取出的数据
        front++;
        num = arr[front];
        return num;
    }

    // 显示队列所有数据
    public void showQueue(){
        if(isEmpty()){
            throw new RuntimeException("队列为空");
        }
        for(int i = front + 1 ; i <= rear; i++){
            System.out.println(arr[i]);
        }
    }

    // 取出头数据
    public int peek(){
        if(isEmpty()){
            throw new RuntimeException("队列为空");
        }
        return arr[front + 1];
    }
}

04 循环队列的代码实现

front 和 rear指针的移动采用“加1取余”法实现顺序存储的“循环使用”

front 指向数据的第一个元素，初始化为0

rear指向队列的最后一个元素的后一个位置，同样初始化为0。

空出一个空间作为约定，仅使用n-1个空间

判断队列为空： rear == front

判断队列满： (rear + 1) % maxSize == front , 队列满时，front指向第一个数，rear指向预留空间

队列中有效数据个数： （rear + maxSize - front）% maxSize

// 使用数组模拟队列
class CircleQueue{
    private int[] arr; //数组模拟队列
    private int maxSize;  // 最大容量
    private int front; // 头指针，用于添加数据
    private int rear; // 尾指针，用于删除数据

    public CircleQueue(int maxSize) {  //队列初始化
        this.maxSize = maxSize;
        arr = new int[maxSize];
        front = 0; // 指向队列头部
        rear = 0; // 指向队列尾部的后一个位置或环形队列的预留空间
    }

    public boolean isFull(){
        return (rear + 1) % maxSize == front;
    }

    public boolean isEmpty(){
        return front == rear;  // 队列为空时front不一定是-1
    }

    // 添加数据到队列
    public void addQueue(int num){
        if(isFull()){
            System.out.println("队列满");
            return;
        }
        arr[rear]  = num; // 已经指向后一个元素，所以直接加即可
        rear = (rear + 1) % maxSize; // 还可以添加时，尾指针后移
    }

    // 从队列删除数据,出队列
    public int getQueue(){
        if(isEmpty()){
            throw new RuntimeException("队列为空");
        }
        // front指向队列的第一个元素
        int num = arr[front]; ; // 存放取出的数据
        front = (front + 1) % maxSize;
        return num;
    }

    // 显示队列所有数据
    public void showQueue(){
        if(isEmpty()){
            throw new RuntimeException("队列为空");
        }
        // 从front开始遍历，判断有多少个元素
        for(int i = front ; i <= rear + getSize(); i++){
            System.out.println(arr[i % maxSize]); // 不然会下标越界
        }
    }

    // 判断当前队列有效数据的个数
    public int getSize(){
        return (rear + maxSize - front) % maxSize;
    }

    // 取出头数据
    public int peek(){
        if(isEmpty()){
            throw new RuntimeException("队列为空");
        }
        return arr[front];
    }
}