数据结构与算法练习---环形队列代码

用数组来实现一个环形队列，关键在于找出判断队列是空还是满状态的条件和利用头指针front和尾指针rear来计算有效元素个数的公式。
设置front为头指针指向第一个元素，初始值为0.
设置rear为尾指针指向最后一个元素的后一个位置，初始值为0.
maxSize为用来形成环形队列的数组的大小。
队列已满的条件：(rear + 1) % maxSize == front
队列为空的条件：rear == front
队列中有效元素的个数为： (rear + maxSize -front) % maxSize

代码如下：

```java
package arrQueueDemo;

import java.util.Scanner;

public class CircleArrayQueue {

	//main方法用来测试环形队列
	public static void main(String[] args) {
		//创建数组队列对象
		CycArrayQueue arrQueue = new CycArrayQueue(4);
		char key = ' ';
		Scanner sc = new Scanner(System.in);
		boolean loop = true;
		while(loop) {
			System.out.println("输入a(add),向队列中添加数据！");
			System.out.println("输入g(get),从队列中取出数据！");
			System.out.println("输入s(show),显示队列中的全部数据！");
			System.out.println("输入p(peek),显示队列中的第一个数据！");
			System.out.println("输入e(exit),退出程序！");
			key = sc.next().charAt(0);
			switch(key) {
				case 'a':
					System.out.println("请输入一个数据！");
					int data = sc.nextInt();
					arrQueue.addQueue(data);
					
					break;
				case 'g':
					try {
						int data1 = arrQueue.getQueue();
						System.out.println("取出的数据为： " + data1);
					}catch(RuntimeException e) {
						System.out.println(e.getMessage());
					}
					break;
				case 's':
					arrQueue.show();
					break;
				case 'p':
					arrQueue.peekHead();
					break;
				case 'e':
					loop = false;
					sc.close();
					break;
			}
		}
		System.out.println("程序结束！");
	}
}

/*
 * 使用数组实现环形队列
 * 难点： 1、确定队列满和队列空的条件      队列满： (rear + 1) % maxSize == front     队列空： rear = front
 * 	   2、确定队列中有效元素的个数      size = (rear + maxSize - front) % maxSize
 * 
 */
class CycArrayQueue{
	
	private int maxSize;  //队列的最大容量
	private int rear;     //队尾指针  使用默认值0
	private int front;    //队头指针  使用默认值0
	private int[] arr;    //存放数据的数组
	
	//在构造器中初始化队列的各项参数
	public CycArrayQueue(int maxSize) {
		this.maxSize = maxSize;
		arr = new int[maxSize];
	}
	
	//判断当前队列是否已满
	public boolean isFull() {
		return (rear + 1) % maxSize == front;
	}
	
	//判断当前队列是否为空
	public boolean isEmpty() {
		return rear == front;
	}
	
	//向队列中添加数据
	public void addQueue(int data) {
		//判断队列是否已满
		if(isFull()) {
			System.out.println("队列已满，添加数据失败！");
			return;
		}
		//因为rear指向最后一个元素的后一个元素，所以可以直接放值
		arr[rear] = data;
		//不能简单的使用rear+1,因为rear会不断增长直接使用会使数组越界，所以通过取模的方式来重置rear
		rear = (rear + 1) % maxSize;
	}
	
	//从队列中取出数据
	public int getQueue() {
		//判断队列是否为空
		if(isEmpty()) {
			throw new RuntimeException("取出数据失败，队列为空！");
		}
		//将arr[front]的值取出，保存在临时变量value中，方便重置front的值
		int value = arr[front];
		//重新设置front的值
		front = (front + 1) % maxSize;
		return value;
	}
	
	//查看队列中的全部数据
	public void show() {
		if(isEmpty()) {
			System.out.println("队列为空！");
			return;
		}
		for (int i = front; i <front + size(); i++) {
			System.out.printf("arr[%d] = %d\n" , i % maxSize, arr[i % maxSize]);
		}
	}
	
	//返回队列中有效元素的个数
	public int size() {
		return (rear + maxSize - front) % maxSize;
	}
	
	//查看队列中的第一个数据
	public void peekHead() {
		if(isEmpty()) {
			System.out.println("队列为空！");
			return;
		}
		System.out.println("队列中的第一个数据为： " + arr[front]);
	}
	
}