循环队列与优先级队列的Java实现

与栈的后进先出（LIFO，Last In Frist Out）不同，队列是先进先出（FIFO，Frist In First Out）,在现实中就像排队买票一样，每个人都得从队尾排队，然后排在队前的人才能先拿到票。

队列也是基本的数据结构，可以用双端链表（或者双向链表）、数组存储，我们这里用数组存储来解释循环队列。

什么是循环队列捏？假如有一辆过山车有5个位子，规定，进入过山车的人只能从车后进，车前出。这样，当五个人进入过山车后，这个队列就满了。这时，坐在最前面的人走了，应该有了个空座，可以进去一个人，但是按照规定人只能从车后进，所以不能进人，而循环队列就是相当把最后一个位子移到最后，从而使人进去。换成数组的话，就是把数组头与尾相连，形成一个圆（循环）。而使用这个数组存储的队列就叫循环队列。

循环队列与一般队列不同，需要做边界判断，因为你不知道，这个数组是否已经循环过，尤其是在做判空和判满操作时，你得考虑两种情况，在《Java数据结构与算法》中，作者做过处理，但是还是不好理解，尤其是当你没插一个数据与插满数据，队头标识位又回到起点的情况，所以我在程序中添加了一个是否已经循环的标识位，相当于，对队头队尾是否已经颠倒。其代码如下：

package test.queue;public class Queue{//存储数组、队头、队尾、是否已经循环private int[] items;private int head;private int tail;private boolean isTraned;public Queue(int size){items = new int[size];head = 0;tail = 0;isTraned = false;}//反转，用于控制计算整个队列的长度时，是否要跨边界。private void tran(){isTraned = !isTraned;}//计算长度public int size(){if(isTraned)//已经循环，需要跨边界计算return items.length + tail - head;elsereturn tail - head;}//判空public boolean isEmpty(){return size()<=0;}//判满public boolean isFull(){return size()>=items.length;}//插入public void insert(int in){if(isFull())throw new IndexOutOfBoundsException("队列已满");else{items[tail++] = in;if(tail == items.length){tail = 0;tran();}}}//移除public int remove(){int out = 0;if(isEmpty())throw new IndexOutOfBoundsException("队列为空");else{out = items[head++];if(head == items.length){head = 0;tran();}}return out;}//查看public int peek(){if(isEmpty())throw new IndexOutOfBoundsException("队列为空");elsereturn items[head];}public static void main(String[] args) {Queue q = new Queue(3);q.insert(3);q.insert(2);System.out.println(q.remove());System.out.println(q.remove());q.insert(11);q.insert(12);System.out.println(q.remove());System.out.println(q.remove());q.insert(100);q.insert(101);q.insert(102);System.out.println(q.remove());System.out.println(q.remove());System.out.println(q.remove());}}

运行一下：

321112100101102

大家可以试试，如果在q.insert(102);后再insert。或者System.out.println(q.remove());再remove都会出现IndexOutOfBoundsException错误。

我们再来看看优先级队列。

优先级队列可以这样理解，就好像一个奇怪的电影院，也需要排队买票，但是他对规定：必须按照从高到矮的顺序排队。也就是说，新来的人必须在队伍中找到高矮正合适的位置，而先拿到票的永远是队伍中最矮的。

相对于前面循环队列，优先级队列没有队尾，队头即元素数，也不用判断边界，所不同的是需要一个插入算法，其代码如下：

package test.queue;public class PriorityQueue{//存储数组、已有元素个数private int[] items;private int itemNum;public PriorityQueue(int size){items = new int[size];itemNum = 0;}//个数public int size(){return itemNum;}//判满public boolean isFull(){return itemNum >= items.length;}//判空public boolean isEmpty(){return itemNum <= 0;}//移除public int remove(){if(isEmpty())throw new IndexOutOfBoundsException("队列为空");elsereturn items[--itemNum];}//插入public void insert(int in){if(isFull())throw new IndexOutOfBoundsException("队列已满");else{int i = itemNum - 1;while(i >= 0 && items[i] < in)//按照从小到大的顺序排列，这里有点像插入排序。{items[i+1]=items[i];i--;}items[i+1] = in; itemNum++;}}//查看队前元素public int peek(){return items[itemNum - 1];}public static void main(String[] args) {PriorityQueue pq = new PriorityQueue(3);pq.insert(8);pq.insert(4);pq.insert(6);System.out.println(pq.remove());System.out.println(pq.remove());System.out.println(pq.remove());}}

运行一下：

468

大家可以看出的确是从小到大输出了。