循环队列详解-优快云博客

队列

队列与栈不同，栈是一种先进后出的数据结构，因此对于入栈push和出栈pop操作来说可以使用同一个指针。而队列是先进先出的，对于插入和删除操作来说，插入（进）的位置在队尾，删除（出）的位置在队首，因此需要队首（front）和队尾（rear）两个指针。

循环队列

对于用数组实现的队列来说，最初的实现方式是插入操作从数组的0下标位置开始，每次插入下标+1，删除也从0下标开始依次从队首往队尾的方向删除。并且删除一次，剩余的所有元素向前移动一位以便队尾有空余位置用来插入新数据。这种方式较为简单但是效率极低，不被采用。

为了避免每次删除队首元素都要移动剩余元素的位置，出现了一种新的思路，就是删除队首元素后，不移动剩余元素，而是移动队首指针，使其指向被删除元素的下一个元素。这样虽然提高了效率，但是会出现更大的问题，因为每次删除操作都会让队首指针+1，而队尾指针永远>=队首指针，因此每次插入都是往数组的高位插入，删除元素后空出的位置将会闲置。为了提高插入和删除的效率同时避免数组空间的浪费，引入了循环队列的概念。

所谓循环队列，就是把数组首尾连起来以实现循环。具体的实现方法是，当添加元素时发现数组末尾没有空余位置时，考虑数组首部是否有空间，如果有则将元素插入到数组头部。此时的数组头部存储的是队列的尾部。对于删除操作来说，还是将队首指针向后移，但是当删除数组末尾的元素后，会将队首指针重新环绕回数组0下标位置。

和栈一样，队列中插入和删除数据的时间复杂度也为O(1)。

java实现

public class QueueArray {
	public static void main(String[] args) {
		Queue q = new Queue(5);
		q.push(1);
		q.push(2);
		q.push(3);
		q.push(4);
		q.push(5);
		q.push(6);
		q.pop();
		q.pop();
		q.pop();
		q.pop();
		q.pop();
		q.pop();
		q.push(6);
		q.push(5);
		q.pop();
		q.pop();
		q.pop();
		q.pop();
	}
}
//countElem用来统计元素个数，当元素个数等于队列长度时即队列已满，当元素个数为零时队列为空！！！
class Queue{
	private int front=0,rear=-1,size,countElem=0;
	private int[] arr;
	public Queue(int size){
		//System.out.println("请输入队列长度：");
		this.size = size;
		this.arr = new int[size];
	}
	public void pop(){
		//只有当队列不为空时才能进行删除操作
		if(!isEmpty()){
		if(front<size-1){
			countElem--;
			System.out.println("删除的队首元素是："+arr[front++]+";此时front="+front+",rear="+rear);
		}else if(front==size-1){
			countElem--;
			System.out.print("删除的队首元素是："+arr[front]);
			front = 0;
			System.out.println(";此时front="+front+",rear="+rear);
		}
	}
	}
	public void push(int in){
		//只有当队列不满时才能进行插入操作
		if(!isFull()){
		if(rear<size-1){
			arr[++rear] = in;
			countElem++;
			System.out.println("插入的元素是："+in+";此时front="+front+",rear="+rear);
		}else if(rear==size-1){
			rear = -1;
			arr[++rear] = in;
			countElem++;
			System.out.println("插入的元素是："+in+";此时front="+front+",rear="+rear);
		}
	}
	}
	public boolean isEmpty(){
		if(countElem==0){
			System.out.println("当前队列为空！");
			return true;
		}else
			return false;
	}
	public boolean isFull(){
		if(countElem==size){
			System.out.println("队列已满！");
			return true;
		}else{
			return false;
		}
	}
}