Java数据结构-环形队列实现

环形队列的介绍：

1. 队列是一个有序列表，可以用数组或是链表来实现。
2. 遵循先入先出的原则。即：先存入队列的数据，要先取出，后存入的要后取出。

模拟步骤：

1. 声明数组，且最大容量为maxSize。
2. 因为队列的输出、输入是分别从前后端来处理，因此需要两个变量 front 及 rear 分别记录队列前后端的下标， front 会随着数据输出而改变，而 rear 则是随着数据输入而改变。
3. front指向队列的第一个元素，初始值为0。
4. rear指向队列的最后一个元素的后一个位置，初始值为0。

注意：

1.队列满的条件为 （rear + 1）% maxSize == front；（这里是在数组的最有一个位置空出来做约定）

2.队列空的条件为  rear == front;

3.队列中有效数据的个数是(rear + maxSize - front)%maxSize

4.在front和rear后移的过程中也需要取模，这才能达到循环的效果

rear = (rear + 1) % maxSize;//环形队列rear指针后移
front = (front + 1) % maxSize;//环形队列front指针后移

具体的实现代码是：

package Queue;

import java.util.Scanner;

public class CircleArrayQueue {
    public static void main(String[] args) {
        Scanner sc = new Scanner(System.in);//声明输入对象
        System.out.println("输入队列数组的长度");//输入数组队列长度
        int length = sc.nextInt();
        CircleArray circleArray = new CircleArray(length);//创建长度为length的队列
        boolean loop = true;
        while (loop){
            System.out.println("请输入一个字母");
            System.out.println("a(添加数值)");
            System.out.println("g(取出数值)");
            System.out.println("s(展示所有数值)");
            System.out.println("h(取出头数值)");
            System.out.println("l(队列有效长度)");
            System.out.println("e(退出选择)");
            String key = sc.next();//接收选择
            switch (key){//判断调用的方法
                case "a":
                    System.out.println("请输入数值");
                    int value = sc.nextInt();
                    circleArray.addQueue(value);//调用并传递数值
                    break;
                case "g":
                    circleArray.getQueue();//调用取出数值方法
                    break;
                case "s":
                    circleArray.showQueue();//调用展示所有数值方法
                    break;
                case "h":
                    circleArray.headQueue();//调用取出头数值方法
                    break;
                case "l":
                    circleArray.size();//调用队列有效长度方法
                    break;
                case "e":
                    loop = false;
                    break;
                default:
                    break;
            }
        }
    }
}
class CircleArray{
    private int maxSize;//声明数组的最大值
    private int front;//头指针 -> 指向数组的第一个元素
    private int rear;//尾指针 -> 指向数组最后一个元素的最后一个位置
    private int[] arr;//定义一个数组接收数据

    public CircleArray(){//无参构造

    }

    public CircleArray(int maxArraySize){//有参构造
        maxSize = maxArraySize;
        arr = new int[maxSize];//声明数组
    }

    public Boolean isFull(){//队列满的条件
        return  (rear + 1) % maxSize == front;
    }

    public Boolean isEmpty(){//队列空的条件
        return rear == front;
    }

    public void addQueue(int value){//添加数据
        if(isFull()){//判断是否满
            System.out.println("数组满，不能添加数据");
            return;
        }
        arr[rear] = value;//赋值
        rear = (rear + 1) % maxSize;//rear后移
    }

    public void getQueue(){//取出数据
        if(isEmpty()){//判断是否空
            System.out.println("数组空，不能取数据");
            return;
        }

        System.out.printf("arr[%d]=%d",front,arr[front]);//格式输出数值
        front = (front + 1) % maxSize;//front后移

    }

    public void showQueue(){//展示数据
        int front1 = front;//利用中间值遍历队列
        while (!isEmpty()){
            System.out.printf("arr[%d]=%d\n",front1,arr[front1]);//格式输出队列的值
            front1 = (front1 + 1) % maxSize;//front后移
        }
    }

    public void headQueue(){//头数据
        if(isEmpty()){//判断队列是否为空
            System.out.println("数组为空，不能取数据");
            return;
        }
        System.out.printf("arr[%d]=%d",front,arr[front]);//格式输出队列的值
    }

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


}