Java数据结构（2）----数组模拟环形队列

数组模拟环形队列

思路：

1.front指向队列的第一个元素 array[front]就是第一个元素值
2.rear指向队列的最后一个元素的后一个位置（假使队列的maxSize为8，事实上队列的有效长度为7，队列满的时候，rear指向的就是最后一个元素的后一个位置，最后的一个位置为预留位置 详细看下面图解）rear尾部指针初始值为0，指向待添加数据的位置，队列添加数据时，因为为环形队列，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.队列空时：rear == front时，队列空。
4.队列满时：（rear+1）%maxSize = front时，队列满
5.队列插入数据的有效长度：（rear+maxSize-front）% maxSize

图解：

1.front指向第一个位置 在数组为下标为0的位置。
rear指向待插入数据的位置

2.插入第一个数据后，rear后移，指向下一个待插入的位置

n.此时插入完最后一个数据后，队列已经满，无法再进行插入数据

代码如下：

import java.util.Scanner;
//数组模拟一个环形队列
public class CircleArrayQueueTest {

	public static void main(String[] args) {
		CircleQueue circleQueue = new CircleQueue();
		Scanner inputScanner = new Scanner(System.in);
		boolean flag = true;
		while (flag) {
			System.out.println("进行下列队列操作");
			System.out.println("输入1：插入数据");
			System.out.println("输入2：数据出队列");
			System.out.println("输入3:显示数据");
			System.out.println("输入4：得到队列头数据");
			System.out.println("输入5：退出");
			int index = inputScanner.nextInt();
			switch (index) {
			case 1:
				System.out.println("添加的数据为：");
				int val = inputScanner.nextInt();
				circleQueue.addQueue(val);				
				break;
			case 2:
				try {
					System.out.println(circleQueue.getQueue());
				} catch (Exception e) {
					e.printStackTrace();
				}
										
				break;
			case 3:
				
				circleQueue.showQueue();
				break;
			case 4:
				try {
					System.out.println(circleQueue.headQueue());
				} catch (Exception e) {
					e.printStackTrace();
				}
				
				break;
			case 5:
				flag = false;
				break;
			default:
				break;
			}
		}
	}
	
	

}
class CircleQueue{
	private int maxSize;
	private int front;
	private int rear;
	private int[] array;
	
	public CircleQueue() {
		//最大长度为4 事实上存储数据长度为3 留下最后一个长度作为约定
		maxSize = 4;
		//初始默认front rear为0；
//		front = 0;
//		rear = 0;
		array = 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;
	}
	
	//添加数据到环形队列
	public void addQueue(int value) {
		//先判断是否为满
		if(isFull()) {
			System.out.println("队列已满");
			return;
		}
		//对rear进行赋值
		array[rear] = value;
		//再将rear进行后移、
		rear = (rear + 1) % maxSize;
	}
	//获取值，出队列
	public int getQueue() {
		if(isEmpty()) {
//			System.out.println("队列已经为空");
			throw new RuntimeException("队列已经为空");
		}
		int index = array[front];
		front = (front + 1 ) % maxSize;
		return index;
		
	}
	//获取队列中数据的总个数
	public int getSize() {
		return (rear + maxSize - front) % maxSize;
	}
	
	//显示队列中的数
	public void showQueue() {
		//先进性判断是否队列为空;
		if(isEmpty()) {
			System.out.println("队列已经为空");
			throw new RuntimeException("队列已经为空");
		}
		for (int i = front; i < front+getSize(); i++) {
			System.out.printf("array[%d]=%d\n",i % maxSize,array[i%maxSize]);
		}
	}
	//显示队列头数据
	public int headQueue() {
		if(isEmpty()) {
			throw new RuntimeException("队列为空无法取出数据");
		}
			return array[front];
	}
}

粗略的讲一下出队思路都差不多：
1.开始出队后，第一个元素先出队，然后front后移（指向1），此时队列长度为6，就可进行插入数据，
2.再次插入数据时，就插入上图下标为8的位置。rear后移，指向0位置