简单数据结构实现——队列

队列 (queue) ，基本数据结构之一，属于FIFO（先进先出）数据结构。队列只允许在前端 (HEAD) 进行入队（插入）操作，只允许在后端 (TAIL) 进行出队（删除）操作。

单队列可以使用链表来实现，实现非常简单，队列的长度也没有限制，但是插入和读取的时间代价较高。

循环队列可以使用数组来实现，因此操作起来很快，但是长度一般固定。但是可以通过设计一个扩大容量的方法来使其长度可变。

在后面给出的代码是基于数组的循环队列实现。

另外，有一种所谓的优先队列，实际上是依靠堆的结构来实现的，在以后练习到堆的时候会再提及。

简述循环队列实现原理：利用两个下标来确定队列范围：head 与 tail. 队列的默认构造器将使构造长度为DEFAULT_CAPACITY=10的队列，带整数参数的构造器将构造相应长度的队列。

队列另外有两个属性size和capacity，size表明队列中的元素个数，capacity表明当前队列的容量（可容纳元素个数）。

每当有元素入队时，size加一，每当有元素退队时，size减一。

因此可以简单通过size==0和size==capacity来判断isEmpty和isFull.

入队操作：当队列不为满的时候，在下标为tail的位置插入元素，自增size，调整tail的值: if(++tail==queue.length){tail=0;}

退队操作：当队列不空的时候，记录头元素的值，自减size,调整head的值: if(++head==queue.length){head=0;}，返回头元素的值。

扩容方法 enlarge()：当调用该方法时，将capacity*=2,容量增加一倍，然后创建新的数组，再将旧数组中的值复制到新数组中，在新数组中的位置将从0位置开始向后排列，具体实现看代码。

java代码：

public class MyQueue{public int size=0,head=0,tail=0;private final int DEFAULT_CAPACITY=10;private int capacity;private int[] queue;public MyQueue(){queue=new int[DEFAULT_CAPACITY];capacity=DEFAULT_CAPACITY;}public MyQueue(int capacity){queue=new int[capacity];this.capacity=capacity;}public void enqueue(int element){if(!isFull()){queue[tail]=element;size++;if(++tail==queue.length){tail=0;}}else{System.out.println("Queue is full, use enlarge() method to enlarge.");}}public int dequeue(){if(!isEmpty()){int x=queue[head];size--;if(++head==queue.length){head=0;}return x;}else{System.out.println("Queue is empty, cannot dequeue!");return Integer.MIN_VALUE;}}public int size(){return size;}public boolean isEmpty(){return size==0;}public boolean isFull(){return size==capacity;}public void enlarge(){capacity*=2;int[] newQueue=new int[capacity];int count=0,index=head;while(++count<=size){newQueue[count]=queue[index];count++;if(++index==queue.length){index=0;}}queue=newQueue;head=0;tail=size;}public String toString(){String str="";if(isEmpty()) return "This is an empty stack";else{str+="[";int index=head,count=0;while(++count<=size()){str+=" "+queue[index];if(++index==queue.length){index=0;}}str+=" ]";}return str;}public int getCapacity(){return capacity;}}