队列的简单实现（一）

与栈相似的线性结构还有一种，那就是队列。

栈遵循后进先出（Last In First Out, LIFO）原则，而队列则恰好相反，遵循先进先出（First In First Out, FIFO）原则。

与栈相同，从存储结构来对队列进行划分，队列可以分为两类：

• 顺序队列结构：用一组地址连续的内存单元依次保存队列中的数据。
• 链式队列结构：用链表的形式保存队列中的数据。

如上图所示，队列是两端操作，入队列的一端为队尾，而出队列的一端为队头。一般的队列的基本操作有两个：

1. 入队列（Enter）：将数据保存到队列尾部。
2. 出队列（Out）：将对头的数据弹出（读取后删除）。

这里先简单实现顺序队列结构，之后再实现链式队列结构。

代码如下：

package ds.queue;public class Queue<E> {private static final int MAX_LENGTH = 20;// 队列的默认最大长度private Object[] objData = null; // 存放队列的数据的数组private int nHead;// 用于标记队列头部下标private int nTail;// 用于标记队列尾部下标private int nLen;// 用于记录队列初始化时的最大长度/** * 初始化队列，默认队列长度为50 */Queue() {this(MAX_LENGTH);}/** * 初始化队列 *  * @param nInitSize *            队列的最大长度 */Queue(int nInitSize) {if (nInitSize > 0) {objData = new Object[nInitSize];nLen = nInitSize;nHead = 0;nTail = -1;} else {System.out.println("栈的初始化长度不能小于等于0:" + nInitSize);}}/** * 获取队列的已使用的长度 *  * @param queue *            队列的引用 * @return 队列已使用的长度 */int getSize(Queue<E> queue) {// if (nHead == 0 && nTail == -1) {// return 0;// }if (nHead > nTail) {return 0;}return (queue.nTail - queue.nHead + 1);}/** * 判断队列是否空 *  * @param queue *            队列的引用 * @return 若队列为空，则返回true，否则返回false */boolean isEmpty(Queue<E> queue) {return (getSize(queue) == 0);}/** * 判断队列是否满 *  * @param queue *            队列的引用 * @return 若队列为满，则返回true，否则返回false */boolean isFull(Queue<E> queue) {return (queue.nTail + 1 == nLen);}/** * 清空队列，但不释放内存 *  * @param queue *            队列的引用 */void clear(Queue<E> queue) {nHead = 0;nTail = -1;}/** * 清空队列，并释放内存 *  * @param queue *            队列的引用 */void free(Queue<E> queue) {clear(queue);if (queue != null) {queue = null;}}/** * 入队列 *  * @param queue *            队列的引用 * @param eData *            入队列的数据 */void enter(Queue<E> queue, E eData) {if (isFull(queue)) {System.out.println("队列已满，无法入队列:" + eData);return;}queue.objData[++queue.nTail] = eData;System.out.println(eData + "已入队列");}/** * 出队列 *  * @param queue *            队列的引用 * @return 队列头部的数据 */@SuppressWarnings("unchecked")E out(Queue<E> queue) {if (isEmpty(queue)) {System.out.println("队列已空，无法出队列");return null;}System.out.println((E) queue.objData[queue.nHead] + "出队列");return (E) queue.objData[queue.nHead++];}/** * 读取队列头部数据 *  * @param queue *            队列的引用 * @return 队列头部的数据 */@SuppressWarnings("unchecked")E peek(Queue<E> queue) {if (isEmpty(queue)) {System.out.println("队列已空，无法读取队列头部");return null;}System.out.println((E) queue.objData[queue.nHead] + "已读取");return (E) queue.objData[queue.nHead];}}

测试代码：

package ds.queue;public class Simple {public static void main(String[] args) {System.out.println("----新建空队列----");Queue<String> queue = new Queue<String>(5);System.out.println("队列的现有长度：" + queue.getSize(queue));System.out.println("----测试入队列操作----");for (int i = 0; i < 6; i++) {System.out.println("将test" + i + "压入队列");queue.enter(queue, "test" + i);}System.out.println("队列的现有长度：" + queue.getSize(queue));System.out.println("----测试读取队列顶操作----");queue.peek(queue);queue.peek(queue);System.out.println("----测试出队列操作----");for (int i = 0; i < 7; i++) {queue.out(queue);}System.out.println("队列的现有长度：" + queue.getSize(queue));}}

测试结果：

----新建空队列----队列的现有长度：0----测试入队列操作----将test0压入队列test0已入队列将test1压入队列test1已入队列将test2压入队列test2已入队列将test3压入队列test3已入队列将test4压入队列test4已入队列将test5压入队列队列已满，无法入队列:test5队列的现有长度：5----测试读取队列顶操作----test0已读取test0已读取----测试出队列操作----test0出队列test1出队列test2出队列test3出队列test4出队列队列已空，无法出队列队列已空，无法出队列队列的现有长度：0

上述代码实现的队列是队列长度不可变的顺序队列结构，这里就不再实现队列长度可变的顺序队列结构了。

如需队列长可变的读者，可以根据栈的简单实现（二）进行相应的改动即可。