큐(Queue) 구현하기 - 4

목차

큐(Queue) 구현하기

💡 학습 목표
    1. Queue 에 대한 개념을 알아 보자.
    2. 배열을 활용한 큐(Queue) 구현하기
    3. 배열을 활용한 큐를 순환 구조로 수정해 보기

1. Queue 에 대한 개념을 알아 보자.

• 큐 (Queue)는 데이터를 저장하는 선형 자료구조로, 차례를 기다리는 줄이라는 의미를 가지고 있는 단어처럼 먼저 들어온 자료부터 순서대로 처리하는 방식을 말한다.
• 한 쪽 끝에서는 자료의 삽입 연산만 가능하고 반대쪽 끝에서는 삭제만 가능한 구조로서 선입선출(FIFO : First In First Out)의 특징을 가진다.

Queue의 특징

• 맨 앞(front) 에서 자료를 꺼내거나 삭제하고, 맨 뒤(rear)에서 자료를 추가 함
• Fist In First Out (선입선출) 구조
• 일상 생활에서 일렬로 줄 서 있는 모양
• 순차적으로 입력된 자료를 순서대로 처리하는데 많이 사용 되는 자료구조
• 콜센터에 들어온 문의 전화, 메세지 큐 등에 활용됨
• jdk 클래스 : ArrayList

2. 배열을 활용한 큐(Queue) 구현하기

시나리오 코드 1

package structure.ch03;

public class IntArrayQueue {
	
	private int[] array;
	private int front; // 큐의 시작점
	private int rear; // 큐의 끝 지점
	private int capacity; // 큐의 용량
	private int size; // 요소의 개수
	private final int ERROR_NUM = -9999;
	
	public IntArrayQueue(int capacity) {
		this.capacity = capacity;
		array = new int[this.capacity];
		this.front = 0;
		this.rear = -1;
		this.size = 0;
	}
	
	// 편의 기능 만들어 보기
	public boolean isEmpty() {
		return size == 0;
	}
	
	public boolean isFull() {
		return size == capacity;
	}
	
	// todo - 1 데이터 넣기 기능 구현
	public void enqueue(int item) {
		if (isFull()) {
			System.out.println("큐 메모리 공간이 가득");
		} else {
			// rear : -1 시작
			array[++rear] = item;
			size++;
		}
	}
	
	// todo - 2 데이터 꺼내기
	public int dequeue() {
		int item = ERROR_NUM;
		if(isEmpty()) { 
			System.out.println("큐 메모리 공간에 요소가 없음");
		} else {
			// 잠시 데이터 꺼내보기
			item = array[front]; // 0번째 요소에 접근
			for(int i = front; i < rear; i++) {
				array[i] = array[i+1];
			}
			// 마지막 요소를 초기화 처리한다
			array[rear--] = 0;
			size--;
		}
		return item;
	}
	
	// todo - 3 데이터 찾기 (peek)
	public int peek() {
		if (isEmpty()) {
			System.out.println("큐 메모리 공간에 요소가 없음");
			return ERROR_NUM;
		} else {
			return array[front];
		}
	}
	
	// 코드 테스트
	public static void main(String[] args) {
		
		IntArrayQueue queue = new IntArrayQueue(3);
		
		// 데이터 넣기
		queue.enqueue(100);
		queue.enqueue(200);
		queue.enqueue(300);
		queue.enqueue(400); // 안들어감
		
		// 데이터 꺼내고 삭제 처리
		// queue.dequeue(); // 맨 처음 들어온 녀석부터 꺼내지고 삭제처리 된다.
		System.out.println(queue.dequeue());
		System.out.println(queue.dequeue());
		System.out.println(queue.dequeue());
		System.out.println(queue.dequeue());
		queue.enqueue(100);
		queue.enqueue(200);
		queue.enqueue(300);
		System.out.println(queue.peek());
		System.out.println(queue.peek());
		
		
	} // end of main
}

이 방식은 배열의 끝에 도달했을 때 자동으로 시작 위치로 돌아가지 않으므로 순환 구조가 아닌 일반 큐의 동작 방식

3. 배열을 활용한 큐를 순환 구조로 수정해 보기

시나리오 코드 2

enqueue, dequeue 메서드 수정

package structure.ch03;

public class IntArrayQueue2 {

	private int[] array;
	private int front; // 큐의 시작점
	private int rear; // 큐의 끝 지점
	private int capacity; // 큐의 용량
	private int size; // 요소의 개수
	private final int ERROR_NUM = -9999;

	public IntArrayQueue2(int capacity) {
		this.capacity = capacity;
		array = new int[this.capacity];
		this.front = 0;
		this.rear = -1;
		this.size = 0;
	}

	// 편의 기능 만들어 보기
	public boolean isEmpty() {
		return size == 0;
	}

	public boolean isFull() {
		return size == capacity;
	}

	// todo - 1 데이터 넣기 기능 구현
	public void enqueue(int item) {
		// 코드 수정
		// [10][20][30]
		// 나머지 연산자를 활용 한다 (순환구조)
		// 1 = 1 % 5; 몫 0, 나머지 1
		// 2 = 2 % 5; 몫 0, 나머지 2
		rear = (rear + 1) % capacity;
		array[rear] = item;
		size++;
		if (size >= capacity) {
			size = capacity;
		}
	}
	// todo - 2 데이터 꺼내기
	public int dequeue() {
		if(isEmpty()) {
			System.out.println("Queue is Empty");
			return ERROR_NUM;
		}
		
		int item = array[front];
		// [10] [20] [30]
		front = (front + 1) % capacity;
		size--;
		return item;
	}


	public void printAll() {
		if (isEmpty()) {
			System.out.println("Queue is Empty");
			return;
		}

		for (int i = 0; i < size; i++) {
			System.out.print(array[i] + " ");
		}
		System.out.println();
	}

	// 코드 테스트
	public static void main(String[] args) {

		IntArrayQueue2 queue = new IntArrayQueue2(3);

		// 데이터 넣기
		queue.enqueue(100);
		queue.enqueue(200);
		queue.enqueue(300);
		queue.enqueue(400);
		queue.enqueue(500);
		System.out.println(queue.dequeue());
		System.out.println(queue.dequeue());
		System.out.println(queue.dequeue());
		System.out.println(queue.dequeue());
		System.out.println(queue.dequeue());
		
		// queue.printAll();

	} // end of main
}

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