Java程序实现队列数据结构

简介

队列是一种常用的数据结构，它采用先进先出(FIFO)的策略，可以用于很多场合，例如模拟系统调度等。本文将会介绍如何使用Java语言实现队列数据结构，并提供代码示例供读者参考。

队列的基本操作

队列的基本操作包括：

• enqueue(item)：将一个元素添加到队列尾部
• dequeue()：删除队列头部的元素并返回它
• isEmpty()：判断队列是否为空
• isFull()：判断队列是否已满
• peek()：查看队列头部的元素但不删除它

用数组实现队列

数组是最简单的队列实现方案之一。我们可以定义一个数组来存储元素，使用两个指针front和rear分别指向队头和队尾，来实现队列的各种操作。但这种实现有一个明显的缺点，就是当队列满时，无法继续添加元素。我们可以通过循环队列的方式来解决这个问题。

以下是用数组实现队列的示例代码：

public class ArrayQueue {
    private int maxSize; // 队列最大容量
    private int front;  // 队列头部指针
    private int rear;   // 队列尾部指针
    private int[] array; // 存储队列元素的数组

    public ArrayQueue(int maxSize) {
        this.maxSize = maxSize;
        this.front = 0;
        this.rear = 0;
        this.array = new int[maxSize];
    }

    public void enqueue(int item) {
        if (isFull()) {
            throw new RuntimeException("Queue is full");
        }
        array[rear] = item;
        rear = (rear + 1) % maxSize; // 循环队列
    }

    public int dequeue() {
        if (isEmpty()) {
            throw new RuntimeException("Queue is empty");
        }
        int item = array[front];
        front = (front + 1) % maxSize; // 循环队列
        return item;
    }

    public boolean isEmpty() {
        return front == rear;
    }

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

    public int peek() {
        if (isEmpty()) {
            throw new RuntimeException("Queue is empty");
        }
        return array[front];
    }
}

用链表实现队列

链表是另一种常用的队列实现方案，与数组不同，它不需要预先指定队列的容量。我们可以定义一个Node类作为队列元素的节点，使用一个指针tail指向队列尾部，来实现队列的各种操作。

以下是用链表实现队列的示例代码：

public class LinkedQueue {
    private Node tail; // 队列尾部指针

    public void enqueue(int item) {
        Node node = new Node(item);
        if (isEmpty()) {
            tail = node;
            return;
        }
        tail.next = node;
        tail = node;
    }

    public int dequeue() {
        if (isEmpty()) {
            throw new RuntimeException("Queue is empty");
        }
        int item = tail.next.val;
        tail.next = tail.next.next;
        if (tail.next == null) {
            tail = null;
        }
        return item;
    }

    public boolean isEmpty() {
        return tail == null;
    }

    public int peek() {
        if (isEmpty()) {
            throw new RuntimeException("Queue is empty");
        }
        return tail.next.val;
    }

    private static class Node {
        int val;
        Node next;

        Node(int val) {
            this.val = val;
        }
    }
}

总结

本文介绍了如何使用Java语言实现队列数据结构，并提供了数组和链表两种常用的队列实现方案及示例代码。程序员在实际编程中可以根据具体情况选择合适的实现方案，以满足系统需求。