Java-数据结构与算法--数组模拟环形队列实现

数组模拟环形队列实现

思路：

为什么要使得rear指向队尾元素的后一个位置，看下面例子：

代码实现：

import java.util.Scanner;

class CircleArrayQueue {
    private int maxSize;//队列最大容量
    private int front;//front指向队列的第一个元素，即arr[front]为队列的第一个元素 front=0;这里默认为0
    private int rear;//指向队列的最后一个元素的后一个位置，即预留出来一个空间 rear=0;假设队列空间大小为m时，有m-1个元素就认为是队满
    private int[] arr;//该数组用于存放数据，模拟队列

    public CircleArrayQueue(int arrSize) {
        maxSize = arrSize;
        arr = new int[maxSize];
    }

    //判断队列是否满
    public boolean isFull() {
        return (rear+1)%maxSize==front;
    }

    //判断队列是否空
    public boolean isEmply() {
        return rear == front;
    }

    //添加数据到队列
    public void addQueue(int n) {
        if (isFull()) {
            System.out.println("当前队列满，不能添加数据！");
        } else {
            arr[rear] = n;//rear指向的本来就是最后一个元素的后一个位置 故直接加入即可
            //rear后移  因为考虑到是环形（前面可能有空闲单元） 故必须取模
            rear=(rear+1)%maxSize;
        }
    }

    //从队列取出元素
    public int getQueue() {
        if (isEmply()) {
            throw new RuntimeException("当前队列空，不能取出数据！");
        } else {
//            return arr[front];
//            front=(front+1)%maxSize;return之后程序就结束了 无法后移front
            /*分析：1、先定义一个变量把arr[front]的值存下来
                    2、将front后移，考虑到环形 取模
                    3、返回之前变量中存放的arr[front]值
                    */
            int val=arr[front];
            front=(front+1)%maxSize;
            return val;

        }
    }

    //显示队列的所有数据
    public void showQueue() {
        if (isEmply()) {
            System.out.println("当前队列为空！");
        }
        //从front开始遍历，遍历多少个元素（有效个）
        for (int i = front,a=0; i < front+ sum(); i++) {
            //令a=0，使每次显示的时候arr[0]为头指针元素,即当前数组中最早进入的元素
            System.out.printf("arr[%d]=%d\t\n",a%maxSize,arr[i%maxSize]);
            a++;
        }
//         int a=front;//a指向头指针
//         for (int i = 0; i <  sum(); i++) {
//            //使每次显示的时候arr[0]为头指针元素
//            System.out.printf("arr[%d]=%d\t\n",i%maxSize,arr[a%maxSize]);
//            a++;//头指针后移
//        }
    }
    //统计当前队列中的有效元素
    public int sum() {
        return (rear+maxSize-front)%maxSize;
    }

    //显示队列头数据，注意不是取出数据
    public int headQueue() {
        if (isEmply()) {
            throw new RuntimeException("当前队列为空！");
        } else {
            return arr[front];
        }
    }
}



public class day02 {
    public static void main(String[] args) {
        // ArrayQueue queue = new ArrayQueue(3);
        System.out.println("测试数组模拟环形队列");
        CircleArrayQueue queue=new CircleArrayQueue(6);
        Scanner sc = new Scanner(System.in);
        boolean loop=true;
        while(loop){
            System.out.println("s(show):显示队列");
            System.out.println("a(add):添加数据到队列");
            System.out.println("g(get):取出数据到队列");
            System.out.println("e(exit):退出程序");
            System.out.println("h(head):查看队列头数据");
            String key = sc.nextLine();
            switch(key){
                case "s":
                    queue.showQueue();
                    break;
                case "a":
                    System.out.println("请输入一个数：");
                    String val = sc.nextLine();
                    queue.addQueue(Integer.parseInt(val));
                    break;
                case "g":
                    try {
                        int num = queue.getQueue();
                        System.out.println("取出的数据是："+num);
                    } catch (Exception e) {
                        e.getMessage();
                    }
                    break;
                case "e":
                    loop=false;
                    break;
                case "h":
                    try {
                        int num = queue.headQueue();
                        System.out.println("队列头数据是："+num);
                        break;
                    } catch (Exception e) {
                        e.getMessage();
                    }
                default:
                    break;
            }
        }
        System.out.println("程序退出！");
    }
}

部分运行结果截图：

测试数组模拟环形队列
s(show):显示队列
a(add):添加数据到队列
g(get):取出数据到队列
e(exit):退出程序
h(head):查看队列头数据
a
请输入一个数：
30
s(show):显示队列
a(add):添加数据到队列
g(get):取出数据到队列
e(exit):退出程序
h(head):查看队列头数据
a
请输入一个数：
39
s(show):显示队列
a(add):添加数据到队列
g(get):取出数据到队列
e(exit):退出程序
h(head):查看队列头数据
s
arr[0]=30	
arr[1]=39	
s(show):显示队列
a(add):添加数据到队列
g(get):取出数据到队列
e(exit):退出程序
h(head):查看队列头数据
g
取出的数据是：30
s(show):显示队列
a(add):添加数据到队列
g(get):取出数据到队列
e(exit):退出程序
h(head):查看队列头数据
s
arr[0]=39	
s(show):显示队列
a(add):添加数据到队列
g(get):取出数据到队列
e(exit):退出程序
h(head):查看队列头数据