JAVA数据结构与算法——数组模拟环形队列

数组模拟队列的实现基础之上，对队列进行优化（数组的复用等），采用环形队列的方式。

上一篇数组模拟队列：https://blog.csdn.net/qq_42120059/article/details/107864815

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思路分析：

图1-1队列图

思路整理：

1.初始值的设定：

    front初始值为0，rear初始值也为0

2.变量含义的调整：

    front变量的含义——指向队列的第一个元素，arr[front]指的是队列的第一个元素。

    rear变量的含义——指向队列的最后一个元素的后一个位置（原因：留出一个空间）

3.判满：

  （rear+1）%maxSiza == front   

4.判空：

     rear==front

5.有效数据个数判定：

  （rear+maxSize-front）%maxSize //可自行举例分析

 

代码实现：

package com.jun._2_queue;

import java.util.Scanner;

/**
 * 测试环形队列
 * 
 * @author jun
 *
 */
public class CircleArrayQueue {

	public static void main(String[] args) {
		// 创建一个环形队列
		CircleArray arrQueue = new CircleArray(4);// 队列有效数据数3
		char key = ' ';// 接受输入
		Scanner scanner = new Scanner(System.in);
		boolean loop = true;
		// 输出菜单
		while (loop) {
			System.out.println("e(exit):退出程序");
			System.out.println("a(add):添加数据");
			System.out.println("s(show):显示队列");
			System.out.println("g(get):从队列获取数据");
			System.out.println("h(head):查看头部数据");
			key = scanner.next().charAt(0);// 接收用户传入的一个字符
			switch (key) {
			case 's':
				arrQueue.show();
				break;
			case 'a':
				System.out.println("请输入要添加的数");
				int value = scanner.nextInt();
				arrQueue.add(value);
				break;
			case 'g':// 取数据可能会发生无数据可取的异常
				try {
					int res = arrQueue.get();
					System.out.printf("取出的数据是%d\n", res);
				} catch (Exception e) {
					// TODO: handle exception
					System.out.println(e.getMessage());
				}
				break;
			case 'h':
				try {
					int res = arrQueue.headQueue();
					System.out.printf("队列头的数据是%d\n", res);
				} catch (Exception e) {
					// TODO: handle exception
					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;// 数组最大容量
	private int front;// 头
	private int rear;// 尾
	private int[] arr;// 模拟数组

	// 构造器
	public CircleArray(int arrMaxSize) {
		maxSize = arrMaxSize;
		arr = new int[maxSize];
		front = 0;// 默认就是0
		rear = 0;
	}

	// 判满
	public boolean isFull() {
		return (rear + 1) % maxSize == front;
	}

	// 判空
	public boolean isEmpty() {
		return rear == front;
	}

	// 入队（添加数据）
	public void add(int n) {
		if (isFull()) {
			System.out.println("队列已满");
			return;
		}
		// 将数据加入
		arr[rear] = n;
		// 取模，后移
		rear = (rear + 1) % maxSize;
	}

	// 出队（获取数据）
	public int get() {
		if (isEmpty()) {
			// 通过抛出异常来处理
			throw new RuntimeException("队列为空");// 跳出
		}
		// 这里要分析front是指向队列的第一个元素
		// 1、先把front的值保存到一个临时变量
		// 2、将front后移
		// 3、将临时保存的变量返回
		int value = arr[front];
		front = (front + 1) % maxSize;
		return value;

	}

	// 显示队列数据
	public void show() {
		if (isEmpty()) {
			System.out.println("队列为空，无法遍历");
		}
		// 思路：从front开始遍历，遍历多少个元素(加上有效数据个数)。
		for (int i = front; i < front + size(); i++) {
			System.out.printf("arr[%d]=%d\n", i % maxSize, arr[i % maxSize]);
		}
	}

	// 求出有效数据的个数
	public int size() {
		return (rear + maxSize - front) % maxSize;
	}

	// 显示队列的头数据
	public int headQueue() {
		if (isEmpty()) {
			System.out.println("队列为空，无法遍历");
		}
		return arr[front];
	}
}

后台输出：

e(exit):退出程序
a(add):添加数据
s(show):显示队列
g(get):从队列获取数据
h(head):查看头部数据
a
请输入要添加的数
10
e(exit):退出程序
a(add):添加数据
s(show):显示队列
g(get):从队列获取数据
h(head):查看头部数据
a
请输入要添加的数
20
e(exit):退出程序
a(add):添加数据
s(show):显示队列
g(get):从队列获取数据
h(head):查看头部数据
a
请输入要添加的数
30
e(exit):退出程序
a(add):添加数据
s(show):显示队列
g(get):从队列获取数据
h(head):查看头部数据
s
arr[0]=10
arr[1]=20
arr[2]=30
e(exit):退出程序
a(add):添加数据
s(show):显示队列
g(get):从队列获取数据
h(head):查看头部数据
g
取出的数据是10
e(exit):退出程序
a(add):添加数据
s(show):显示队列
g(get):从队列获取数据
h(head):查看头部数据
s
arr[1]=20
arr[2]=30
e(exit):退出程序
a(add):添加数据
s(show):显示队列
g(get):从队列获取数据
h(head):查看头部数据
a
请输入要添加的数
40
e(exit):退出程序
a(add):添加数据
s(show):显示队列
g(get):从队列获取数据
h(head):查看头部数据
s
arr[1]=20
arr[2]=30
arr[3]=40
e(exit):退出程序
a(add):添加数据
s(show):显示队列
g(get):从队列获取数据
h(head):查看头部数据