Java-数据结构系列三：数组模拟环形队列，实现数组复用

1.背景：数组实现队列存在的问题：队列中数据取出后，其指向的空间无法再加入新的数据，会造成空间的浪费，因此需要对数组模拟队列进行优化；https://blog.csdn.net/money_yao/article/details/99294442

2.环形队列思路：

• front变量指向队列的第一个元素，初始值为0；
• rear变量指向队列最有一个元素的后一个位置，空出一个空间作为约定，初始值为0；
• 队列满时的条件为：(rear+1)%maxSize==front
• 队列空的条件为：rear=front
• 队列中有效数据的个数（用于列出队列中数据）：（rear+maxSize-front)%maxSize

3.代码实现：

package queue;

import java.util.Scanner;

public class CircleArrayQueue {

	public static void main(String[] args) {
		System.out.println("测试环形队列");
		CircleArray queue=new CircleArray(4);//队列的有效数据是3个
		char key=' ';//接收用户的输入
		Scanner scanner=new Scanner(System.in);
		boolean loop=true;
		while(loop) {
			System.out.println("s(show):显示队列");
			System.out.println("e(exit):退出队列");
			System.out.println("a(add):添加数据到队列");
			System.out.println("g(get):从队列取出队列");
			System.out.println("h(head):查看队列头部数据");
			key=scanner.next().charAt(0);//接收一个字符
			switch (key) {
			case 's':
				queue.showQueue();
				break;
			case 'a':
				System.out.println("输入数字");
				int value=scanner.nextInt();
				queue.addQueue(value);
				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;
			case 'h':
				try {
					int res=queue.headQueue();
					System.out.printf("队列头的数据是%d\n", res);
				} catch (Exception e) {
					System.out.println(e.getMessage());
				}
				break;
			case 'e':
				scanner.close();
				loop=false;
				break;
			default:
				break;
			}	
		}
		System.out.println("程序退出");
	}
}
class CircleArray{
	private int maxSize;
	private int front;//front指向队列的第一个元素，初始值为0
	private int rear;//指向队列的最后一个元素的后一个位置，空出一个位置空间，初始值为0
	private int[] arr;//数组用于存放数据，模拟队列
	//创建队列的构造器
	public CircleArray(int arrMaxSize) {
		maxSize=arrMaxSize;
		arr=new int[maxSize];
	}
	//判断队列是否已满
	public boolean isFull() {
		return (rear+1)%maxSize == front;
	}
	//判断队列是否为空
	public boolean isEmpty() {
		return rear == front;
	}
	//添加数据到队列
	public void addQueue(int n) {
		if(isFull()) {
			System.out.println("队列已满，无法加入数据");
			return;
		}
		//直接将数据存入数组
		arr[rear]=n;
		//将rear后移，需要考虑取模
		rear=(rear+1)%maxSize;		
	}
	//取出数据
	public int getQueue() {
		if(isEmpty()) {
			throw new RuntimeException("队列为空，无法取出数据");
		}
		//front指向队列的第一个元素，先把front对应的值保存到一个临时变量，之后将front后移，再将临时保存的变量返回
		int value=arr[front];
		front=(front+1)%maxSize;
		return value;
	}
	//显示队列的所有数据
	public void showQueue() {
		if(isEmpty()) {
			System.out.println("队列为空，没有数据");
			return;
		}
		//从front开始遍历，遍历多少个元素？
		for(int i=front;i

4.注意考虑环形队列，在front和rear后移的时候，需要对其进行取模运算，否则出现下标越界的error。