資料結構二佇列對陣列的重複利用

銀行叫號排隊的案例

佇列是乙個有序列表，可以用陣列或鍊錶來實現。

遵循先入先出的原則。例如：銀行先叫號的人先於後叫號的人辦理業務。誰先叫號誰先辦理，誰後叫號誰後辦理。即：先進入佇列的資料先取出，後進入佇列的資料後取出。

示意圖(使用陣列模擬佇列示意圖)

佇列本身是有序列表，若使用陣列的結構來儲存佇列的資料，則佇列陣列的宣告如上圖，其中， maxsize 為佇列最大容量。

佇列的輸出、輸入分別是從佇列的頭部和尾部來處理，因此需要兩個變數 front 和 rear 來記錄佇列前後端的位置。front 隨著資料的取出而改變，rear 隨著資料的輸入而改變。

front：指向佇列的頭部資料的前乙個位置

rear：指向佇列的尾部資料

當我們將資料存入佇列時稱為"addqueue"，addqueue 有兩個步驟

① 將佇列的尾部指標往後移一位：rear + 1;

② 當rear == maxsize - 1;則佇列已滿，無法新增資料到佇列中。反之，arr[++rear] = value。注意，新增乙個資料只需要隊尾後移一位即可。

當我們將資料從佇列中取出時稱為"getqueue"，getqueue 有兩個步驟

① 將佇列的頭部指標後移一位：front + 1;

② 當front == rear;則隊列為空，沒有資料可取，否則，返回arr[++front]。

public class arrayqueuetest  catch (exception e)  
break;
case 'p':
try catch (exception e) 
break;
case 'q':
scanner.close();
loop = false;
break;
default:
break;
}} } }
class arrayqueue
public boolean isfull() 
public boolean isempty() 
public void addqueue(int value) 
arr[++rear] = value;
system.out.println("新增成功"); } 
public int getqueue() 
return arr[++front]; } 
public void showqueue() 
for(int i = 0; i < arr.length; i++) 
system.out.println(); } 
public void peek() 
system.out.println(arr[front + 1]);
}}

針對上述陣列模擬佇列，在測試的時候發現，當佇列資料已滿時，無法新增資料，但是當取出乙個資料時，還是提示佇列已滿。

目前陣列模擬的佇列的只能使用一次，沒有達到復用的效果。

將這個陣列使用乙個演算法，改進成 "環形佇列"：取模 %

> 注意 front：在陣列模擬環形佇列中指向陣列頭部的資料，初始值為0 rear：在陣列模擬環形佇列中執行尾部資料的後一位(跟資料模擬佇列有區別)，因為希望空出乙個空間作為約定，初始值為0

陣列模擬佇列之所以不能復用的原因是因為，一旦 rear == maxsize - 1; 就判斷為佇列已滿，但是在資料新增滿之後，這個 rear 在陣列模擬佇列中就不會再發生改變，沒有形成乙個環形結構。

思路就是如何讓這個 rear 在滿了之後還能再回到起點重新來過(操場跑圈)，就需要在rear == maxsize - 1之後，手動將 rear 的值值為 0；front 隨著佇列中資料的取出也會逐漸趨向於 maxsize - 1，所以也需要手動將 front 的值置為0，判斷佇列已滿的條件就是 rear 所處的位置的下乙個位置就是 front 所處的位置：即 rear + 1 = front；

手動將達到最大值置為0的思路理解起來較容易，實現起來較繁瑣。

首先判斷已滿的條件為(rear + 1) % maxsize == front；maxsize 為陣列的長度，而實際佇列儲存資料的個數為 maxsize - 1 個

這樣取模的原因，如果向後面這樣取，rear % maxsize == front；在還沒向佇列新增資料時，則等式成立，無法新增資料

判斷為空的條件：rear == front;

當我們如上述分析時，這時佇列中的有效資料個數為(rear + maxsize - front) % maxsize;

+maxsize 的原因，是因為，如果出現 rear 比 front 快一圈的情況(跑圈)，rear - front 就會出現負數，與需求相悖。

public class circlearrayqueuetest  catch (exception e) 
break;
case 'p':
try catch (exception e) 
break;
case 'q':
scanner.close();
loop = false;
break;
default:
break;
}} }
}class circlearrayqueue 
public boolean isfull() 
public boolean isempty() 
public void addqueue(int value) 
arr[rear] = value;
rear = (rear + 1) % maxsize; // 防止索引越界
} public int getqueue() 
int value = arr[front];
front = (front + 1) % maxsize; // 防止索引越界
return value;
} public void showqueue() 
for (int i = front; i < front + size(); i++) 
} public int size() 
public void peek() 
system.out.println(arr[front]);
} public int getfront() 
public int getrear() 
}

資料結構二佇列對陣列的重複利用

資料結構（二）佇列

資料結構二（佇列）

演算法與資料結構二佇列

資料結構 二 佇列 對陣列的重複利用

資料結構（二） 佇列

資料結構 二 （佇列）

演算法與資料結構 二 佇列

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