一、佇列介紹

二、佇列引入

佇列程式碼實現(Java)

import java.util.Scanner;

public class ArrayQueueDemo {

    public static void main(String[] args) {
        //測試一把
        //建立一個佇列
        ArrayQueue queue = new ArrayQueue(3);
        char key = ' '; //接收使用者輸入
        Scanner scanner = new Scanner(System.in);//
        boolean
 
 loop = true;
        //輸出一個選單
        while(loop) {
            System.out.println("s(show): 顯示佇列");
            System.out.println("e(exit): 退出程式");
            System.out.println("a(add): 新增資料到佇列");
            System.out.println("g(get): 從佇列取出資料");
            System.out.println("h(head): 檢視佇列頭的資料");
            key 
 
= scanner.next().charAt(0);//接收一個字元
            switch (key) {
            case 's':
                queue.showQueue();
                break;
            case 'a':
                System.out.println("輸出一個數");
                int value = scanner.nextInt();
                queue.addQueue(value);
                
 
break;
            case 'g': //取出資料
                try {
                    int res = queue.getQueue();
                    System.out.printf("取出的資料是%d\n", res);
                } catch (Exception e) {
                    // TODO: handle exception
                    System.out.println(e.getMessage());
                }
                break;
            case 'h': //檢視佇列頭的資料
                try {
                    int res = queue.headQueue();
                    System.out.printf("佇列頭的資料是%d\n", res);
                } catch (Exception e) {
                    // TODO: handle exception
                    System.out.println(e.getMessage());
                }
                break;
            case 'e': //退出
                scanner.close();
                loop = false;
                break;
            default:
                break;
            }
        }
        
        System.out.println("程式退出~~");
    }

}

// 使用陣列模擬佇列-編寫一個ArrayQueue類
class ArrayQueue {
    private int maxSize; // 表示陣列的最大容量
    private int front; // 佇列頭
    private int rear; // 佇列尾
    private int[] arr; // 該資料用於存放資料, 模擬佇列

    // 建立佇列的構造器
    public ArrayQueue(int arrMaxSize) {
        maxSize = arrMaxSize;
        arr = new int[maxSize];
        front = -1; // 指向佇列頭部，分析出front是指向佇列頭的前一個位置.
        rear = -1; // 指向佇列尾，指向佇列尾的資料(即就是佇列最後一個數據)
    }

    // 判斷佇列是否滿
    public boolean isFull() {
        return rear == maxSize - 1;
    }

    // 判斷佇列是否為空
    public boolean isEmpty() {
        return rear == front;
    }

    // 新增資料到佇列
    public void addQueue(int n) {
        // 判斷佇列是否滿
        if (isFull()) {
            System.out.println("佇列滿，不能加入資料~");
            return;
        }
        rear++; // 讓rear 後移
        arr[rear] = n;
    }

    // 獲取佇列的資料, 出佇列
    public int getQueue() {
        // 判斷佇列是否空
        if (isEmpty()) {
            // 通過丟擲異常
            throw new RuntimeException("佇列空，不能取資料");
        }
        front++; // front後移
        return arr[front];

    }

    // 顯示佇列的所有資料
    public void showQueue() {
        // 遍歷
        if (isEmpty()) {
            System.out.println("佇列空的，沒有資料~~");
            return;
        }
        for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
            System.out.printf("arr[%d]=%d\n", i, arr[i]);
        }
    }

    // 顯示佇列的頭資料， 注意不是取出資料
    public int headQueue() {
        // 判斷
        if (isEmpty()) {
            throw new RuntimeException("佇列空的，沒有資料~~");
        }
        return arr[front + 1];
    }
}

環形佇列程式碼實現(Java)

import java.util.Scanner;

public class CircleArrayQueueDemo {

    public static void main(String[] args) {
        
        //測試一把
        System.out.println("測試陣列模擬環形佇列的案例~~~");
        
        // 建立一個環形佇列
        CircleArray queue = new CircleArray(4); //說明設定4, 其佇列的有效資料最大是3
        char key = ' '; // 接收使用者輸入
        Scanner scanner = new Scanner(System.in);//
        boolean loop = true;
        // 輸出一個選單
        while (loop) {
            System.out.println("s(show): 顯示佇列");
            System.out.println("e(exit): 退出程式");
            System.out.println("a(add): 新增資料到佇列");
            System.out.println("g(get): 從佇列取出資料");
            System.out.println("h(head): 檢視佇列頭的資料");
            key = scanner.next().charAt(0);// 接收一個字元
            switch (key) {
            case 's':
                queue.showQueue();
                break;
            case 'a':
                System.out.println("輸出一個數");
                int value = scanner.nextInt();
                queue.addQueue(value);
                break;
            case 'g': // 取出資料
                try {
                    int res = queue.getQueue();
                    System.out.printf("取出的資料是%d\n", res);
                } catch (Exception e) {
                    // TODO: handle exception
                    System.out.println(e.getMessage());
                }
                break;
            case 'h': // 檢視佇列頭的資料
                try {
                    int res = queue.headQueue();
                    System.out.printf("佇列頭的資料是%d\n", res);
                } catch (Exception e) {
                    // TODO: handle exception
                    System.out.println(e.getMessage());
                }
                break;
            case 'e': // 退出
                scanner.close();
                loop = false;
                break;
            default:
                break;
            }
        }
        System.out.println("程式退出~~");
    }

}


class CircleArray {
    private int maxSize; // 表示陣列的最大容量
    //front 變數的含義做一個調整： front 就指向佇列的第一個元素, 也就是說 arr[front] 就是佇列的第一個元素 
    //front 的初始值 = 0
    private int front; 
    //rear 變數的含義做一個調整：rear 指向佇列的最後一個元素的後一個位置. 因為希望空出一個空間做為約定.
    //rear 的初始值 = 0
    private int rear; // 佇列尾
    private int[] arr; // 該資料用於存放資料, 模擬佇列
    
    public CircleArray(int arrMaxSize) {
        maxSize = arrMaxSize;
        arr = new int[maxSize];
    }
    
    // 判斷佇列是否滿
    public boolean isFull() {
        return (rear  + 1) % maxSize == front;
    }
    
    // 判斷佇列是否為空
    public boolean isEmpty() {
        return rear == front;
    }
    
    // 新增資料到佇列
    public void addQueue(int n) {
        // 判斷佇列是否滿
        if (isFull()) {
            System.out.println("佇列滿，不能加入資料~");
            return;
        }
        //直接將資料加入
        arr[rear] = n;
        //將 rear 後移, 這裡必須考慮取模
        rear = (rear + 1) % maxSize;
    }
    
    // 獲取佇列的資料, 出佇列
    public int getQueue() {
        // 判斷佇列是否空
        if (isEmpty()) {
            // 通過丟擲異常
            throw new RuntimeException("佇列空，不能取資料");
        }
        // 這裡需要分析出 front是指向佇列的第一個元素
        // 1. 先把 front 對應的值保留到一個臨時變數
        // 2. 將 front 後移, 考慮取模
        // 3. 將臨時儲存的變數返回
        int value = arr[front];
        front = (front + 1) % maxSize;
        return value;

    }
    
    // 顯示佇列的所有資料
    public void showQueue() {
        // 遍歷
        if (isEmpty()) {
            System.out.println("佇列空的，沒有資料~~");
            return;
        }
        // 思路：從front開始遍歷，遍歷多少個元素
        // 動腦筋
        for (int i = front; i < front + size() ; i++) {
            System.out.printf("arr[%d]=%d\n", i % maxSize, arr[i % maxSize]);
        }
    }
    
    // 求出當前佇列有效資料的個數
    public int size() {
        // rear = 2
        // front = 1
        // maxSize = 3 
        return (rear + maxSize - front) % maxSize;   
    }
    
    // 顯示佇列的頭資料， 注意不是取出資料
    public int headQueue() {
        // 判斷
        if (isEmpty()) {
            throw new RuntimeException("佇列空的，沒有資料~~");
        }
        return arr[front];
    }
}