学习笔记-循环队列(解决队列无法复用)

分析说明

 1. 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)
 2. Rear == front (空)
 3. 分析思路
 	1)front就指向队列的第一个元素,也就是说arr[front]就是队列的第一个元素,front的初始值 = 0
	2)rear指向队列的最后一个元素的后一个位置,希望空出一个空间作为约定,rear的初始值 = 0
	3)当队列满时,条件是(rear+1)%maxSize = front(满)
	4)当队列为空的条件,rear == front(空)
	5)队列中的有效数据个数(rear + maxSize -front) % maxSize
	6)这样我们就可以在原来的基础上修改得到,一个环形队列

约定的含义

我们可以发现，当循环队列属于上图的情况时，是无法判断当前状态是队空还是队满。为了达到判断队列状态的目的，可以通过牺牲一个存储空间来实现。

代码实现

//使用数组模拟队列-编写一个CircleArray类
class CircleArray {
    //表示数组的最大容量
    private int maxSize;
    //指向队列的第一个元素
    private int front;
    //队列指向队列的后一个元素的后一个位置,空出一个位置
    private int rear;
    //数组用于存放数据,模拟队列
    private int[] arr;

    //创建队列的构造器
    public CircleArray(int arrMaxSize) {
        maxSize = arrMaxSize;//最大容量
        arr = new int[maxSize];//格式化数组
    }

    //判断队列是否满
    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
    public void addQueue(int n) {
        //判断队列是否满
        if (isFull()) {
            System.out.println("队列已满~");
            return;
        }
        arr[rear] = n;
        rear = (rear + 1) % maxSize;
    }

    //获取数据
    /**
     * 将对应的值保存在一个临时变量中
     * 将front后移,考虑取模
     * 将临时变量返回
     */
    public void getQueue() {
        //判断队列是否为空
        if (isEmpty()) {
            System.out.println("队列空");
            return;
        }
        int value = arr[front];
        front = (front + 1) % maxSize;
        System.out.printf("取出的数据是%d\n",value);
    }

    //显示队列的所有数据
    public void showQueue() {
        if (isEmpty()) {
            System.out.println("队列空");
            return;
        }
        for (int i = front; i < front + size(); i++) {
            System.out.printf("arr[%d]=%d\n", i % maxSize, arr[i % maxSize]);
        }
    }

    //获取有效数据
    public int size() {
        return (rear + maxSize - front) % maxSize;
    }

    //显示头元素
    public void headQueue() {
        //判断是否为空
        if (isEmpty()) {
            System.out.println("队列空");
            return ;
        }
        System.out.printf("取出的数据是%d\n",arr[front]);
    }

测试

public class CircleArrayQueue {
    public static void main(String[] args) {
        //测试
        CircleArray queue = new CircleArray(4);//队列的有效数据是3
        char key = ' ';
        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):退出程序");
            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("h(head):查看队列头的数据");
            key = scanner.next().charAt(0);
            switch (key) {
                case 's':
                    queue.showQueue();
                    break;
                case 'a':
                    System.out.println("输入一个数");
                    int value = scanner.nextInt();
                    queue.addQueue(value);
                    break;
                case 'g':
                    queue.getQueue();
                    break;
                case 'h':
                    queue.headQueue();
                    break;
                case 'e':
                    scanner.close();
                    loop = false;
                    break;
            }
        }
        System.out.println("程序退出");
    }
}