数据结构（Java语言）——Queue简单实现

和栈类似，队列queue也是表。然而，使用队列时插入在一端进行而删除在另一端进行。

队列的基本操作是enqueue（入队）和dequeue（出队），入队是在队尾rear（表的末端）插入一个元素，出队是删除在队头front（表的开头）的元素。

和栈一样，对于队列而言任何表的实现都可以，而且对于每种操作，链表实现和数组实现都是快速的O(1)时间。下面主要讨论队列的循环数组实现。

对于每一个队列数组结构，我们保留一个数组theArray[]以及位置front和rear，它们表示队列的两端。我们还要记录实际存在于队列中的元素个数currentSize。为使一个元素x入队，我们执行enqueue()使currentSize和rear增1，然后置theArray[rear]=x。为使元素出队列，我们置返回值为theArray[front]，并且currentSize减1，然后使front加1。以下是相关代码实现：

import java.util.Iterator;import java.util.NoSuchElementException;public class MyQueue<AnyType> implements Iterable<AnyType> {private static final int DEFAULT_CAPACITY = 10;private AnyType[] theArray; // 以数组存放数据private int currentSize; // 当前队列的长度，非数组长度private int front; // 队头private int rear; // 队尾/** * 构造函数自动执行clear()函数 */public MyQueue() {clear();}/** * 分配内存，初始化各成员变量 */public void clear() {ensureCapacity(DEFAULT_CAPACITY);currentSize = 0;front = rear = 0;}/** * 返回当前数组长度 *  * @return 数组长度 */public int size() {return theArray.length;}/** * 当前队列是否满 *  * @return */public boolean isFull() {return currentSize == size();}/** * 当前队列是否空 *  * @return */public boolean isEmpty() {return currentSize == 0;}/** * 根据参数确定数组长度 *  * @param newCapacity *            新的大小 */@SuppressWarnings("unchecked")public void ensureCapacity(int newCapacity) {// 第一次（数组未分配）直接分配内存if (theArray == null) {theArray = (AnyType[]) new Object[newCapacity];return;}// 参数小于当前长度直接返回if (newCapacity < size()) {return;}// 数组扩充时将原数据复制到新分配的数组里AnyType[] old = theArray;theArray = (AnyType[]) new Object[newCapacity];for (int i = front; i < front + old.length; i++) {theArray[i - front] = old[i % old.length];}// 重新赋值各变量front = 0;rear = old.length - 1;currentSize = old.length;}/** * 入队操作 *  * @param value *            入队元素 */public void enqueue(AnyType value) {// 检查队列是否满if (isFull()) {ensureCapacity(size() * 2);}// 第一次入队时队尾无数据，直接赋值。之后队尾先加一取余再赋值if (theArray[rear] != null) {rear = (rear + 1) % size();}theArray[rear] = value;currentSize++;}/** * 出队操作 *  * @return 出队元素 */public AnyType dequeue() {// 若队列空则无法出队if (isEmpty()) {throw new NullPointerException();}// 出队操作currentSize--;AnyType value = theArray[front];theArray[front] = null;front = (front + 1) % size();return value;}/** * 实现Iterable接口 */public Iterator<AnyType> iterator() {return new QueueIterator();}private class QueueIterator implements Iterator<AnyType> {private int current = 0;public boolean hasNext() {return current < size();}public AnyType next() {if (!hasNext()) {throw new NoSuchElementException();}return theArray[current++];}}public static void main(String[] args) {MyQueue<Integer> queue = new MyQueue<Integer>();Iterator<Integer> iterator1 = queue.iterator();Iterator<Integer> iterator2 = queue.iterator();queue.enqueue(1);queue.enqueue(2);queue.enqueue(3);queue.enqueue(4);queue.enqueue(5);queue.enqueue(6);queue.enqueue(7);queue.enqueue(8);queue.enqueue(9);queue.enqueue(10);queue.dequeue();queue.dequeue();queue.dequeue();queue.dequeue();queue.enqueue(11);queue.enqueue(12);System.out.println("队列未超出容量时结果：");while (iterator1.hasNext()) {System.out.print(iterator1.next() + " ");}System.out.println("\n队列超出容量时结果：");queue.enqueue(13);queue.enqueue(14);queue.enqueue(15);while (iterator2.hasNext()) {System.out.print(iterator2.next() + " ");}}}

执行结果：

队列未超出容量时结果：
11 12 null null 5 6 7 8 9 10 
队列超出容量时结果：
5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 null null null null null null null null null