数据结构 - 环形队列

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环形队列图

思路：

1，front变量，初始值为 0，指向队列的第一个元素也是待取出的数据，

也就是说arr[front]是队列的第一个元素

2，rear变量，rear 初始值为 0，指向待添加数据的位置，队列添加数据时，因逻辑上的闭环，指针可能再次回到前面的位置，不能单一递增处理，会出现角标越界异常，需通过取模来重新计算指针的值

3，当队列满时 条件是 (rear + 1) % maxsize == front 假如，maxsize 为10，front为0，rear为9 此时队列就满了

4，当队列为空时，条件是 rear == front

5，rear指针指向待添加数据的元素位置，假设队列内部数组的最大容量为maxsize ，当rear指针指向maxsize -1时，实际该位置上并无数据，因此，队列的最大容量只有maxsize -1，即队列的最大有效数据个数为maxsize -1，因为预留一个位置

代码

package com.yifan.linear;

import java.util.Scanner;

/**
 * @Author YIFan
 * @Date 2020/6/11 14:33
 * @Version 1.0
 */
// 数组模拟环形队列  取模考虑的是循环
public class CircleArrayQueue {

    public static void main(String[] args) {
        System.out.println("环形队列...........");
        CircleArrayQueeTest quee = new CircleArrayQueeTest(4);
        Scanner scanner = new Scanner(System.in);
        boolean loop = true;
        while (loop){
            System.err.println("(s) 显示队列信息");
            System.err.println("(a) 添加数据到队列");
            System.err.println("(g) 从队列取出数据");
            System.err.println("(h) 显示队列头数据");
            System.err.println("(e) 退出程序");

            char key = scanner.next().charAt(0);
            switch (key){
                case 'e':
                    loop = false;
                    break;
                case 's':
                    try {
                        quee.showQueue();
                    } catch (Exception e) {
                        System.err.println(e.getMessage());
                    }
                    break;
                case 'a':
                    try {
                        System.out.println("请输入一个数据添加到队列");
                        int i = scanner.nextInt();
                        quee.addQueue(i);
                    } catch (Exception e) {
                        System.err.println(e.getMessage());
                    }
                    break;
                case 'g':
                    try {
                        System.out.println("取出:"+quee.getQueue());
                    } catch (Exception e) {
                        System.err.println(e.getMessage());
                    }
                    break;
                case 'h':
                    try {
                        System.out.println("头数据:"+quee.headQueue());
                    } catch (Exception e) {
                        System.err.println(e.getMessage());
                    }
                    break;
            }

        }
    }


}

class CircleArrayQueeTest{
    private int maxSize;//数组的最大容量
    //front初始值为 0，指向队列的第一个元素也是待取出的数据，
    private int front;//队列头
    //rear 初始值为 0，指向待添加数据的位置
    private int rear;//队列尾
    private int[] arr;//数组用于存放数据 ,模拟队列

    //创建队列的构造器
    public CircleArrayQueeTest(int maxSize){
        //这里传入 4 则有效数据只有3个 因为设置了一个空的空间
        this.maxSize = maxSize;
        arr = new int[maxSize];
        front = 0;// 指向队列头部 就是 队列头数据的前一个数据
        rear = 0;// 队列尾部 就是 队列的最后一个数据
    }

    // 判断队列是否满
    public boolean isFull(){
        return (rear+1) % maxSize == front;
    }

    // 判断队列是否为null
    public boolean isEmpty(){
        return rear == front;
    }

    // 添加数据到队列, 进队列
    public void addQueue(int num){
        if(isFull()){
            throw  new RuntimeException("队列已满,加入不了");
        }
        //rear指向待添加数据的位置
        arr[rear] = num;
        // rear后移 必须考虑取模 避免越界
        rear = (rear+1) % maxSize ;
    }

    // 获取队列的数据 ,出队列
    public int getQueue(){
        if (isEmpty()){
            throw new RuntimeException("队列为空,不能取值");
        }
        //front是指向待取出的数据位置
        //1,先把front对应的值取出保存到临时变量
        //2,front后移 避免越界,考虑取模
        //3,将临时变量返回
        int temp = arr[front];
        front = (front+1) % maxSize;
        return temp;
    }

    // 显示队列数据
    public void showQueue(){
        if (isEmpty()){
            throw new RuntimeException("队列为空,没有数据");
        }
        // 从front开始遍历 遍历多少个元素
        for (int i = front; i < front+size() ; i++) {
            System.out.printf("arr[%d]=%d\n",i%maxSize,arr[i%maxSize]);
        }

    }

    // 显示队列头数据
    public int headQueue(){
        if (isEmpty()){
            throw new RuntimeException("队列为空,没有数据");
        }
        return arr[front];
    }

    // 获取队列的有效个数
    public int size(){
        return (rear+maxSize-front)%maxSize;
    }
}

效果图

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