数组模拟环形队列——银行窗口取票原理

分析说明：
和顺序栈相似，在队列的顺序存储结构中，除了用一组地址连续的存储单元依次存放从队列头元素到队列尾的元素之外，尚需要设计两个指针front和rear分别指示队列头元素和队列尾元素的位置，初始化队列时，另front = rear = 0，每当插入新的队列尾元素时，rear加一；每当删除队列尾元素时，front加一。因此，在非空队列中，头指针始终指向队列头元素，而尾指针始终指向队列尾元素的下一个位置。
尾索引的下一个为头索引时表示队列满，即将队列容量空出一个作为约定,
这个在做判断队列满的时候需要注意
(rear + 1) % maxSize == front 【满】
rear == front 【空】

代码实现：

package com.it.queue;
import java.util.Scanner;

public class CircleArrayQueueDemo {
    public static void main(String[] args) {
        CircleArrayQueue queue = new CircleArrayQueue(4);
        Scanner sc = new Scanner(System.in);
        boolean loop = true;
        while (loop) {
            System.out.println("======================");
            System.out.println("a(add)：添加数据到队列");
            System.out.println("g(get)：从队列中取出数据");
            System.out.println("s(show)：显示队列");
            System.out.println("h(head)：显示队列头");
            System.out.println("c(count)：获取队列有效数据的个数");
            System.out.println("e(exit)：退出程序");
            System.out.print("请输入一个选项：");
            char choose = sc.next().charAt(0);
            switch (choose) {
                case 'a':
                    queue.addQueue(sc.nextInt());
                    break;
                case 'g':
                    int num = queue.getQueue();
                    System.out.println("取出的数据为：" + num);
                    break;
                case 's':
                    queue.showQueue();
                    break;
                case 'h':
                    int head = queue.headQueue();
                    System.out.println(head);
                    break;
                case 'c':
                    System.out.println("一共有" + queue.count() + "个有效数据");
                    break;
                case 'e':
                    loop = false;
                    break;
                default:
                    break;
            }
        }
    }
}

//利用数组模拟环形队列-编写一个CircleArrayQueue类
class CircleArrayQueue {
    int maxSize;//表示数组的最大容量
    int rear;//队列尾
    int front;//队列头
    int[] arr;//该数组用于存放数据，模拟队列

    //创建循环队列的构造器
    public CircleArrayQueue(int arrMaxSize) {
        maxSize = arrMaxSize;
        arr = new int[maxSize];
        rear = 0;//指向队列最后一个数据的后一个位置
        front = 0;//指向队列第一个数据
    }

    //判断队列是否空
    public boolean isEmpty() {
        if (rear == front) {
            return true;
        } else {
            return false;
        }
    }

    //判断队列是否为满
    public boolean isFull() {
        if ((rear + 1) % maxSize == front) {
            return true;
        } else {
            return false;
        }
    }

    //往队列中添加数据
    public void addQueue(int n) {
        if (isFull()) {
            System.out.println("队列已满，不能添加数据");
        } else {
            arr[rear] = n;
            rear = (rear + 1) % maxSize;
        }
    }

    //从队列中取出数据
    public int getQueue() {
        if (isEmpty()) {
            //抛出异常
            throw new RuntimeException("队列为空，没有数据");
        } else {
            int getnum = arr[front];
            arr[front] = 0;
            front = (front + 1) % maxSize;
            return getnum;
        }
    }

    //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");
        } else {
            //遍历
            for (int i = front; i < front + count(); i++) {
                System.out.println(arr[i % maxSize]);
            }
        }
    }

    //显示队列的头数据
    public int headQueue() {
        if (isEmpty()) {
            throw new RuntimeException("队列为空，没有数据");
        } else {
            return arr[front];
        }
    }

    //获取队列有效数据的个数
    public int count(){
        return (rear + maxSize - front) % maxSize;
    }
}