队列的实际例子：银行排队叫号
先排队取号的人先得到叫号，也就先出队。后排队的人，后被叫号，也就后出队。
队列简介：
1)）队列是一个有序列表，可以用数组或是链表来实现。
2） 遵循先入先出的原则。即：先存入队列的数据，要先取出。后存入的要后取出。
3）使用数组模拟队列示意图示意图如下：
数组模拟队列思路
1）队列本身是有序列表，若使用数组的结构来存储队列的数据，则队列数组的声明如下图, 其中 maxSize 是该队列的最大容量。
2）因为队列的输出、输入是分别从前后端来处理，因此需要两个变量 front 及 rear 分别记录队列前后端的下标，front 会随着数据输出而改变，而 rear 则是随着数据输入而改变，如图所示（同上图）：
编写一个ArrayQueue类
1）设置队列的基本属性
private int maxSize;//表示数组的最大容量
private int front;//队列头
private int rear;//队列尾
private int [] arr;//该数组用于存放数据，模拟队列
2）创建队列的构造器
public ArrayQueue(int arrMaxSize){
maxSize = arrMaxSize;
arr = new int[maxSize];
front = -1;//指向队列头部，分析出front是指向队列头的前一个位置。
rear = -1;//指向队列尾，指向队列尾的数据（即就是队列最后一个数据）
}
3）判断队列是否已满
尾指针等于最大下标即为满。
public boolean isFull(){
return rear == maxSize - 1;//数组下标从0开始
}
4）判断队列是否为空
public boolean isEmpty(){
return rear == front;
}
5）添加数据到队列
１）判断队列是否为满
２）将尾指针后移：rear＋１
３）将传入的值，传入rear所指的数据元素中。
public void addQueue(int n){
//判断队列是否满
if(isFull()){
System.out.println("队列满，不能加入数据~");
return;
}
rear++;//让rear 后移
arr[rear] = n;
}
6）获取队列的数据，出队列
1）判断队列是否为空。
2）不为空则取数据。
public int getQueue(){
//判断队列是否空
if(isEmpty()){
//通过抛出异常
throw new RuntimeException("队列空，不能取数据~");//throw会导致代码直接return;需要返回值的方法，必须要返回值或抛出异常
}
front++;//front后移，取出来但并没有删掉，只是下标后移了
return arr[front];
}
7）显示队列的所有数据
１）判断队列是否为空。
２）输出队列（数组）元素。
public void showQueue(){
//遍历
if(isEmpty()){
System.out.println("队列空的，没有数据~");
return;
}
for(int i = 0; i < arr.length; i ++){
System.out.printf("arr[%d]=%d\n",i,arr[i]);
}
}
8）显示队列的头数据，注意不是取出数据
public int headQueue(){
//判断
if(isEmpty()){
throw new RuntimeException("队列空的，没有数据");
}
return arr[front + 1];
}
完整源码：
package com.huey.queue;
import java.util.Scanner;
//目前存在BUG：数组空间不能重复利用，因为取出只是通过更改角标实现的。
//后面将通过环形队列来解决这个问题。
/**
* @author Huey
*2021-1-25 下午08:59:33
*
*/
public class ArrayQueueDemo {
public static void main(String[] args) {
//测试
//创建一个队列
ArrayQueue queue = new ArrayQueue(3);
char key = ' ';//接收用户的输入
Scanner scanner = new Scanner(System.in);//扫描器用来接收
boolean loop = true;//为了控制一个循环，默认死循环
//输出一个菜单
while(loop){
System.out.println("s(show):显示队列");
System.out.println("e(exit):退出程序");
System.out.println("a(add):添加数据到队列");
System.out.println("g(get):从队列取出数据");
System.out.println("h(head):查看队列头的数据");
key = scanner.next().charAt(0);//接收一个字符
switch (key) {
//快捷键：swi+Alt+/
case 's':
queue.showQueue();
break;
case 'a':
System.out.println("输入一个数");
int value = scanner.nextInt();
queue.addQueue(value);
break;
case 'g'://取出数据
try {
int res = queue.getQueue();//reult;
System.out.printf("取出的数据是%d\n",res);
} catch (Exception e) {
//getQueue抛出的异常会被catch抓住，在下面输出异常信息
// TODO: handle exception
System.out.println(e.getMessage());
}
break;
case 'h'://查看队列头的数据
try {
//运行时的异常不一定非得捕获或者抛出，这里的try catch是为了防止出现了异常而终止程序。
int res = queue.headQueue();
System.out.printf("队列头的数据是%d\n",res);
} catch (Exception e) {
// TODO: handle exception
System.out.println(e.getMessage());
}
break;
case 'e':
scanner.close();
loop = false;
break;
default:
break;
}
}
System.out.println("程序退出~~");
}
}
//使用数组模拟队列，编写一个ArrayQueue类
class ArrayQueue{
private int maxSize;//表示数组的最大容量
private int front;//队列头
private int rear;//队列尾
private int [] arr;//该数组用于存放数据，模拟队列
//创建队列的构造器
public ArrayQueue(int arrMaxSize){
maxSize = arrMaxSize;
arr = new int[maxSize];
front = -1;//指向队列头部，分析出front是指向队列头的前一个位置。
rear = -1;//指向队列尾，指向队列尾的数据（即就是队列最后一个数据）
}
//判断队列是否满
public boolean isFull(){
return rear == maxSize - 1;
}
//判断队列是否为空
public boolean isEmpty(){
return rear == front;
}
//添加数据到队列
public void addQueue(int n){
//判断队列是否满
if(isFull()){
System.out.println("队列满，不能加入数据~");
return;
}
rear++;//让rear 后移
arr[rear] = n;
}
//获取队列的数据，出队列
public int getQueue(){
//判断队列是否空
if(isEmpty()){
//通过抛出异常
throw new RuntimeException("队列空，不能取数据~");//throw会导致代码直接return;需要返回值的方法，必须要返回值或抛出异常
}
front++;//front后移，取出来但并没有删掉，只是下标后移了
return arr[front];
}
//显示队列的所有数据
public void showQueue(){
//遍历
if(isEmpty()){
System.out.println("队列空的，没有数据~");
return;
}
for(int i = 0; i < arr.length; i ++){
System.out.printf("arr[%d]=%d\n",i,arr[i]);
}
}
//显示队列的头数据，注意不是取出数据
public int headQueue(){
//判断
if(isEmpty()){
throw new RuntimeException("队列空的，没有数据");
}
return arr[front + 1];
}
}
运行分析
1）一开始输入s显示队列，为空。之后通过添加数据，进行数据的写入。
2）下面再输入两个数，并查看队头元素
3）队列已满时，想再加入一个数，正常报错。
4）取出队首元素１后，看下面输入ｓ显示队列后，队列元素没有发生改变，为啥呢？因为这里的＂取出＂并不是真正的取出，并没有将这个元素从队列中删除，而是通过改变下标（将头指针指向了后面一个元素）的方式，。间接实现＂取出＂。所以，这种方法存在的问题是，无法重复利用数组。
5）退出程序，没毛病。
问题分析并优化
- 目前数组使用一次就不能用， 没有达到复用的效果。
- 将这个数组使用算法，改进成一个环形的队列 取模：%
下一篇文章，将会对此进行优化。