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我的项目主页：https://github.com/gozhuyinglong/blog-demos
本文源码：https://github.com/gozhuyinglong/blog-demos/tree/main/java-data-structures
1. 队列（queue）
队列和栈一样，也是一个操作受限制的线性表。不同的是队列的插入在一端进行，咱们称为队尾（rear）；而删除（取出）在另一端进行，咱们称为队头（front）。
队列是一个先进先出（FIFO – First In First Out）的有序列表，其操作只有两种：
- 入队（enqueue）：向队尾增加一个元素
- 出队（dequeue）：从队头删除（取出）一个元素
2. 队列的数组实现
如同栈一样，对队列的每一种操作，链表实现或数组实现都给出疾速的运行工夫。队列的链表实现是简略而间接的，咱们就不过介绍了。上面咱们探讨如何应用数组实现一个队列。
先看下图，咱们须要申明一个数组，并保护两个指针：
- head 指针：指向待入列的元素地位
- tail 指针：指向待入列的存储地位
能够看出，达到队尾后无奈再增加新的元素，而后后面已入列的地位还空着。
下面问题咱们能够将数组进行首尾相连，造成一个 环形数组，即指针达到数组尾部后，从新指向数组头部，如下图所示。
这里须要留神几点：
- 判断空队列能够通过 head == tail
- 判断队列满不能再通过 head 与 tail 重合，而是须要空出一个存储空间来，即：head == tail + 1。而环形数组须要取模运算，所以正确判断队列满：head == (tail + 1) % capacity。
- 数组实在容量应为：指定容量 + 1
3. 代码实现
上面代码是应用环形数组实现的队列，所以又叫做 环形队列 。
其容量为：指定容量 + 1，head 与 t ail 初始值为 0。队列存储元素应用了泛型，所以能够操作你想用的数据类型。上面看具体实现：
public class ArrayQueueDemo {public static void main(String[] args) {ArrayQueue<Integer> queue = new ArrayQueue<>(5);
System.out.printf("头指针: %s\t 尾指针: %s\t 队列大小: %s\t 容量: %s\n", queue.head, queue.tail, queue.size(), queue.capacity);
System.out.println("出队：-->" + queue.get());
System.out.println("入队：1 -->" + queue.add(1));
System.out.println("入队：2 -->" + queue.add(2));
System.out.println("入队：3 -->" + queue.add(3));
System.out.println("入队：4 -->" + queue.add(4));
System.out.println("入队：5 -->" + queue.add(5));
System.out.printf("头指针: %s\t 尾指针: %s\t 队列大小: %s\t 容量: %s\n", queue.head, queue.tail, queue.size(), queue.capacity);
System.out.println("出队：-->" + queue.get());
System.out.println("入队：6 -->" + queue.add(6));
System.out.printf("头指针: %s\t 尾指针: %s\t 队列大小: %s\t 容量: %s\n", queue.head, queue.tail, queue.size(), queue.capacity);
System.out.println("入队：7 -->" + queue.add(7));
System.out.println("出队：-->" + queue.get());
System.out.println("出队：-->" + queue.get());
System.out.printf("头指针: %s\t 尾指针: %s\t 队列大小: %s\t 容量: %s\n", queue.head, queue.tail, queue.size(), queue.capacity);
System.out.println("入队：8 -->" + queue.add(8));
System.out.println("入队：9 -->" + queue.add(9));
System.out.printf("头指针: %s\t 尾指针: %s\t 队列大小: %s\t 容量: %s\n", queue.head, queue.tail, queue.size(), queue.capacity);
System.out.println("出队：-->" + queue.get());
System.out.println("出队：-->" + queue.get());
System.out.println("出队：-->" + queue.get());
System.out.println("出队：-->" + queue.get());
System.out.println("出队：-->" + queue.get());
System.out.printf("头指针: %s\t 尾指针: %s\t 队列大小: %s\t 容量: %s\n", queue.head, queue.tail, queue.size(), queue.capacity);
System.out.println("入队：10 -->" + queue.add(10));
System.out.printf("头指针: %s\t 尾指针: %s\t 队列大小: %s\t 容量: %s\n", queue.head, queue.tail, queue.size(), queue.capacity);
}
private static class ArrayQueue<T> {private final T[] queue; // 存储队列数据元素
private final int capacity; // 容量
private int head = 0; // 头部指针，指向队头元素
private int tail = 0; // 尾部指针，指向下一个待入队元素的存储地位
public ArrayQueue(int capacity) {
this.capacity = capacity + 1; // 环形队列须要空出一个地位，来满足队列满时 head 与 tail 不重合
this.queue = (T[]) new Object[this.capacity];
}
/**
* 向队列增加一个元素
*
* @param data
* @return
*/
public boolean add(T data) {
// 队列满，增加失败
if (isFull()) {return false;}
// tail 指向下一个待入队元素的存储地位，所以先赋值再让指针加 1
queue[tail] = data;
// 环形数组须要取模运算
tail = (tail + 1) % capacity;
return true;
}
/**
* 从队列中获取一个元素
*
* @return
*/
public T get() {if (isEmpty()) {return null;}
// head 指向头元素地位，所以先取出再让指针加 1
T data = queue[head];
// 环形数组须要取模运算
head = (head + 1) % capacity;
return data;
}
/**
* 以后队列大小
*
* @return
*/
public int size() {
int size = tail - head;
if (size < 0) {size += capacity;}
return size;
}
/**
* 队列是否为空：当 tail 与 head 指向同一地位时，示意队列为空
*
* @return
*/
public boolean isEmpty() {return tail == head;}
/**
* 队列是否已满：因为预留了一个地位，所以 tail 须要加 1；环形队列须要取模运算
*
* @return
*/
public boolean isFull() {return head == (tail + 1) % capacity;
}
}
}输入后果：
头指针: 0 尾指针: 0 队列大小: 0 容量: 6
出队：--> null
入队：1 --> true
入队：2 --> true
入队：3 --> true
入队：4 --> true
入队：5 --> true
头指针: 0 尾指针: 5 队列大小: 5 容量: 6
出队：--> 1
入队：6 --> true
头指针: 1 尾指针: 0 队列大小: 5 容量: 6
入队：7 --> false
出队：--> 2
出队：--> 3
头指针: 3 尾指针: 0 队列大小: 3 容量: 6
入队：8 --> true
入队：9 --> true
头指针: 3 尾指针: 2 队列大小: 5 容量: 6
出队：--> 4
出队：--> 5
出队：--> 6
出队：--> 8
出队：--> 9
头指针: 2 尾指针: 2 队列大小: 0 容量: 6
入队：10 --> true
头指针: 2 尾指针: 3 队列大小: 1 容量: 6
正文完
