队列及其简介以及 ： 使用int[] 设计一个循环队列 【leetcode 622. 设计循环队列】【622. Design Circular Queue】

队列简介

队列是一种先进先出(FIFO)的数据结构。
在 FIFO 数据结构中，将首先处理添加到队列中的第一个元素。
如上图所示，队列是典型的 FIFO 数据结构。插入（insert）操作也称作入队（enqueue），新元素始终被添加在队列的末尾。 删除（delete）操作也被称为出队（dequeue)。 你只能移除第一个元素。

队列的实现

为了实现队列，我们可以使用动态数组和指向队列头部的索引。
如上所述，队列应支持两种操作：入队和出队。入队会向队列追加一个新元素，而出队会删除第一个元素。 所以我们需要一个索引来指出起点。
这是一个供你参考的实现：

// "static void main" must be defined in a public class.
class MyQueue {
    // store elements
    private List<Integer> data;         
    // a pointer to indicate the start position
    private int p_start;            
    public MyQueue() {
        data = new ArrayList<Integer>();
        p_start = 0;
    }
    /** Insert an element into the queue. Return true if the operation is successful. */
    public boolean enQueue(int x) {
        data.add(x);
        return true;
    };    
    /** Delete an element from the queue. Return true if the operation is successful. */
    public boolean deQueue() {
        if (isEmpty() == true) {
            return false;
        }
        p_start++;
        return true;
    }
    /** Get the front item from the queue. */
    public int Front() {
        return data.get(p_start);
    }
    /** Checks whether the queue is empty or not. */
    public boolean isEmpty() {
        return p_start >= data.size();
    }      };

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        MyQueue q = new MyQueue();
        q.enQueue(5);
        q.enQueue(3);
        if (q.isEmpty() == false) {
            System.out.println(q.Front());
        }
        q.deQueue();
        if (q.isEmpty() == false) {
            System.out.println(q.Front());
        }
        q.deQueue();
        if (q.isEmpty() == false) {
            System.out.println(q.Front());
        }
    } 
} 

缺点
上面的实现很简单，但在某些情况下效率很低。 随着起始指针的移动，浪费了越来越多的空间。 当我们有空间限制时，这将是难以接受的。

让我们考虑一种情况，即我们只能分配一个最大长度为 5 的数组。当我们只添加少于 5 个元素时，我们的解决方案很有效。 例如，如果我们只调用入队函数四次后还想要将元素 10 入队，那么我们可以成功。
但是我们不能接受更多的入队请求，这是合理的，因为现在队列已经满了。但是如果我们将一个元素出队呢？

实际上，在这种情况下，我们应该能够再接受一个元素。

循环队列

设计循环队列

要求：

设计你的循环队列实现。 循环队列是一种线性数据结构，其操作表现基于 FIFO（先进先出）原则并且队尾被连接在队首之后以形成一个循环。它也被称为“环形缓冲器”。
循环队列的一个好处是我们可以利用这个队列之前用过的空间。在一个普通队列里，一旦一个队列满了，我们就不能插入下一个元素，即使在队列前面仍有空间。但是使用循环队列，我们能使用这些空间去存储新的值。
你的实现应该支持如下操作：
MyCircularQueue(k): 构造器，设置队列长度为 k 。
Front: 从队首获取元素。如果队列为空，返回 -1 。
Rear: 获取队尾元素。如果队列为空，返回 -1 。
enQueue(value): 向循环队列插入一个元素。如果成功插入则返回真。
deQueue(): 从循环队列中删除一个元素。如果成功删除则返回真。
isEmpty(): 检查循环队列是否为空。
isFull(): 检查循环队列是否已满。
示例：
MyCircularQueue circularQueue = new MycircularQueue(3); // 设置长度为 3
circularQueue.enQueue(1); // 返回 true
circularQueue.enQueue(2); // 返回 true
circularQueue.enQueue(3); // 返回 true
circularQueue.enQueue(4); // 返回 false，队列已满
circularQueue.Rear(); // 返回 3
circularQueue.isFull(); // 返回 true
circularQueue.deQueue(); // 返回 true
circularQueue.enQueue(4); // 返回 true
circularQueue.Rear(); // 返回 4
提示：
所有的值都在 0 至 1000 的范围内；
操作数将在 1 至 1000 的范围内；
请不要使用内置的队列库。

使用int[]实现循环队列的Java代码

代码如下

class MyCircularQueue {

    private int[]myQye;
    private int head;
    private int tail;
    private int capacity;
    private int status = 0;

    /** Initialize your data structure here. Set the size of the queue to be k. */
    public MyCircularQueue(int k) {
        myQye = new int[k];
        head = 0;
        tail = 0;
        capacity = k;
    }

    /** Insert an element into the circular queue. Return true if the operation is successful. */
    public boolean enQueue(int value) {
        if (head==tail) {
            if (status == 0) {
                myQye[tail] = value;
                tail++;
                return true;
            } else if (status == 1) {
                return false;
            }
        } else if (head < tail) {
            if (tail == capacity - 1) {
                myQye[tail] = value;
                tail = 0;
                status = 1;
                return true;
            } else {
                myQye[tail] = value;
                tail++;
                return true;
            }
        }
        //此时head > tail
        myQye[tail] = value;
        tail++;
        return true;
    }

    /** Delete an element from the circular queue. Return true if the operation is successful. */
    public boolean deQueue() {
        if (head == tail) {
            //head == tail 说明该队列已经满了或者为空
            if (status == 0) {
                return false;
            } else if (status == 1) {
                //status为1表示该队列满了
                if (head == capacity - 1) {
                    head = 0;
                    status = 0;
                } else {
                    head++;
                }
                return true;
            }
        } else if (head < tail) {
            head++;
            return true;
        }
        //此时表示head > tail
        if (head == capacity - 1) {
            head = 0;
            status = 0;
        } else {
            head++;
        }
        return true;
    }

    /** Get the front item from the queue. */
    public int Front() {
        if (isEmpty()) {
            return -1;
        }
        return myQye[head];
    }

    /** Get the last item from the queue. */
    public int Rear() {
        if (isEmpty()) {
            return -1;
        }
        if (tail == 0) {
            return myQye[capacity - 1];
        }
        return myQye[tail - 1];
    }

    /** Checks whether the circular queue is empty or not. */
    public boolean isEmpty() {
        return head == tail && status == 0;
    }

    /** Checks whether the circular queue is full or not. */
    public boolean isFull() {
        return head == tail && status == 1;
    }
}

/**
 * Your MyCircularQueue object will be instantiated and called as such:
 * MyCircularQueue obj = new MyCircularQueue(k);
 * boolean param_1 = obj.enQueue(value);
 * boolean param_2 = obj.deQueue();
 * int param_3 = obj.Front();
 * int param_4 = obj.Rear();
 * boolean param_5 = obj.isEmpty();
 * boolean param_6 = obj.isFull();
 */

运行结果