韩顺平循环队列实现

package org.example._02环形队列;

import java.util.Scanner;

public class CircleQueueDemo {
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println("-----------------队列测试------------------");
        CircleQueue queue = new CircleQueue(4);
        char key = ' ';
        Scanner scanner = new Scanner(System.in);
        boolean loop = true;
        while (loop) {
            System.out.println("-----------------");
            System.out.println("输入s显示队列");
            System.out.println("输入e退出程序");
            System.out.println("输入a添加元素");
            System.out.println("输入g取出头元素");
            System.out.println("输入h显示头元素");
            System.out.println("-----------------");

            //charAt(index)是一个字符串的方法，它用于获取指定索引位置的字符。
            // 索引从 0 开始计数。在这里，charAt(0)就是获取这个字符串的第一个字符，也就是 “H”
            key = scanner.next().charAt(0);

            switch (key) {
                case 's':
                    queue.showQueue();
                    break;
                case 'e':
                    scanner.close();
                    loop = false;
                    System.exit(0);
                    break;
                case 'a':
                    System.out.println("输入一个数");
                    int val = scanner.nextInt();
                    queue.addQueue(val);
                    break;
                case 'h':
                    try {
                        System.out.println("头元素是：" + queue.getHeadEle());
                    } catch (Exception e) {
                        System.out.println(e.getMessage());
                    }
                    break;
                case 'g':
                    try {
                        int res = queue.getQueue();
                        System.out.printf("取出的数据是%d\n", res);
                    } catch (Exception e) {
                        System.out.println(e.getMessage());
                    }
                    break;
            }
        }
        System.out.println("退出程序。");
    }
}

// 队列通常使用环形队列，因为普通队列只能使用一次，没卵用,另外队列是用数组完成的
// 知识点1：取模，若长度为3，则4，5，6 对应的位置就是 1，2，3，实现了位置循环使用
// 知识点2：两个指针的新位置由公式 (x + 1) % maxSize 确定
// 知识点3：有效元素个数由公式 (rear + maxSize - front) % maxSize 得到
//        相当于得到rear比front多跑一圈后比front多出来的身位，对队列长度取模，得到的就是实际长度
// 知识点4：涉及到取值的都判空+抛异常提示，涉及到显示元素的要判空+打印提示
class CircleQueue {
    // 基础要素
    int maxSize; //队列存储空间
    int front; //头指针
    int rear; //尾指针
    int[] arrQueue; //队列的本体--数组

    //构造函数
    public CircleQueue(int size) {
        maxSize = size;
        arrQueue = new int[size];
        rear = 0;
        front = 0; //环形队列约定预留一个空间放尾指针，且头尾初始值都是0
    }

    //判满
    public boolean isFull() {
        //如果rear后移后会碰到front，则满
        return (rear + 1) % maxSize == front;
    }

    //判空
    public boolean isEmpty() {
        //rear不后移就碰到front，则空
        return rear == front;
    }

    //添加
    public void addQueue(int val) {
        //添加先判满
        if (isFull()) {
            System.out.println("队列已满~");
            return;
        }
        //未满，则尾指针处先放值，然后尾指针在环形队列中后移
        arrQueue[rear] = val;
        rear = (rear + 1) % maxSize;
    }

    //取值
    public int getQueue() {
        //取值先判空，然后抛异常
        if (isEmpty()) {
            throw new RuntimeException("队列为空，无值可取~");
        }
        //不空，则头指针处先取值，然后头指针在环形队列中后移
        //但是头指针的值不能直接return掉，因为return完就没机会移动头指针了，所以要先存起来
        int val = arrQueue[front];
        front = (front + 1) % maxSize;
        return val;
    }

    //显示队列中所有元素
    public void showQueue() {
        //显示值先判空，但不用异常
        if (isEmpty()) {
            System.out.println("队列为空，无值可显~");
            return;
        }
        //不空，则从front开始打印元素
        for (int i = front; i < front + queueValidSize(); i++) {
            // 易错点 这里是 i % maxSize，因为front+size可能会很大导致i后面越界
            System.out.printf("arr[%d] = %d\n", i % maxSize, arrQueue[i % maxSize]);
        }
    }

    public int queueValidSize() {
        return (rear + maxSize - front) % maxSize;
    }

    public int getHeadEle() {
        //取值先判空，然后抛异常
        if (isEmpty()) {
            throw new RuntimeException("队列为空，木有数据~");
        }
        return arrQueue[front];
    }
}