Java数据结构和算法-数组模拟环形队列思路分析及代码实现

数组模拟环形队列

充分利用数组,因此将数组看做是一个环形的。(通过取模的方式来实现即可)

思路如下:
1.font变量的含义做一个调整:font就指向队列的第一个元素,也就是说arr[font]就是队列的第一个元素,front的初始值是0
2.rear变量的含义做一个调整:rear指向队列的最后一个元素的后一个位置,因为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 == font 【满】
4.当队列为空的条件,rear==front,【空】
5.队列中有效的数据的个数: (rear+maxSize-front)%maxSize

代码实现

package com.young.queue;

import java.util.Scanner;

public class CircleArrayQueueDemo {

    public static void main(String[] args) {
        System.out.println("测试数组模拟环形队列的案例~~~");
        //创建一个环形队列
        CircleArray queue = new CircleArray(4);//说明设置4,其队列的有效数据最大是3
        char key = ' ';//接收用户输入
        Scanner scanner = new Scanner(System.in);
        boolean loop = true;
        //输出一个菜单
        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):从队列取出数据");
            System.out.println("h(head):查看队列头的数据");
            key = scanner.next().charAt(0);//接收一个字符
            switch (key) {
                case 's':
                    queue.showQueue();
                    break;
                case 'a':
                    System.out.println("输出一个数");
                    int value = scanner.nextInt();
                    queue.addQueue(value);
                    break;
                case 'g'://取出数据
                    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'://查看队列头的数据
                    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'://退出
                    scanner.close();
                    loop = false;
                default:
                    break;
            }
        }

        System.out.println("程序退出~~");
    }

}

class CircleArray {
    private int maxSize;//表示数组的最大容量
    /**
     * font变量的含义做一个调整:font就指向队列的第一个元素,也就是说arr[font]就是队列的第一个元素,front的初始值是0
     */
    private int front;
    /**
     * rear变量的含义做一个调整:rear指向队列的最后一个元素的后一个位置,因为希望空出一个空间作为约定,rear的初始值=0
     */
    private int rear;
    private int[] arr;//该数组用于存放数据,模拟队列

    public CircleArray(int arrMaxSize) {
        maxSize = arrMaxSize;
        arr = new int[maxSize];
    }

    //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;
    }

    //添加数据到队列
    public void addQueue(int n) {
        //判断队列是否满
        if (isFull()) {
            System.out.println("队列满,不能加入数据");
            return;
        }
        //直接将数据加入
        arr[rear] = n;
        //将rear后移,这里必须考虑取模
        rear = (rear + 1) % maxSize;
    }

    //获取队列的数据,出队列
    public int getQueue() {
        //判断队列是否空
        if (isEmpty()) {
            //通过抛出异常
            throw new RuntimeException("队列空,不能取数据");
        }
        //这里需要分析出front是指向队列的第一个元素
        //1.先把这个front对应的值保留到一个临时变量
        int value = arr[front];
        //2.将front后移,考虑取模
        front = (front + 1) % maxSize;
        //3.将临时保存的变量返回
        return value;
    }

    //显示队列的所有数据
    public void showQueue() {
        //遍历
        if (isEmpty()) {
            System.out.println("队列空的,没有数据");
            return;
        }
        //思路:从front开始遍历,遍历多少个元素
        for (int i = front; i < front + size(); i++) {
            System.out.printf("arr[%d]=%d\n", i % maxSize, arr[i % maxSize]);
        }
    }

    //求出当前队列有效数据的个数
    public int size() {
        return (rear + maxSize - front) % maxSize;
    }

    //显示队列的头数据,注意不是取出数据
    public int headQueue() {
        //判断
        if (isEmpty()) {
            throw new RuntimeException("队列空的,没有数据~~");
        }
        return arr[front];
    }

}