数组实现环形队列 详细讲解(java)
数组实现环形队列 详细讲解
数组模拟环形队列
对前面的数组模拟队列的优化,将数组看做是一个环形的。(通过取模的方式来实现即可)
解题思路
1、既然是环形队列,那就一定有头有尾,有容量
2、既然是数组实现,那一定有个算法保证可以让数组循环起来
如图所示:
rear为7 ,front为0,实际的数据为7,是因为rear定义指向了最后一个元素的后一个位置,所以满数组的size变成了size-1,空出的位置来保证循环
- front 变量的含义做一个调整: 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
- 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做为约定**.rear 的初始值 = 0**
- 当队列满时,条件是 (rear + 1) % maxSize == front 【满】
- 对队列为空的条件, rear == front 空
- 当我们这样分析, 队列中有效的数据的个数 (rear + maxSize - front) % maxSize // rear = 1 front = 0
- 我们就可以在原来的队列上修改得到,一个环形队列
代码实现
package com.qf;
import java.util.Scanner;
public class CircleQueue {
private int maxSize;
private int front;
private int rear;
private int[] arr;
/**
* 环形队列的实现
*/
//初始化环型队列
public CircleQueue(int maxSize){
this.arr=new int[maxSize];
this.maxSize=maxSize;
this.front=0;
this.rear=0;
}
//队列是否已满
public boolean isFull(){
return (rear+1)%maxSize==front;
}
//队列是否为空
public boolean isEmpty(){
return rear==front;
}
//入队
public void addQueue(int num){
if (isFull()){
System.out.println("队列已满,请稍等~~~");
}else{
arr[rear]=num;
rear=(rear+1)%maxSize;
}
}
//出队
public int outQueue(){
if (isEmpty()){
throw new RuntimeException("队列为空,不能出队~~");
}
int outNum=arr[front];
System.out.println("出队的数值为:"+outNum);
front=(front+1)%maxSize;
return outNum;
}
//循环队列有效元素
public void showQueue(){
if (isEmpty()){
throw new RuntimeException("队列为空~~");
}
for (int i = front; i < front+size(); i++) {
System.out.printf(" " +arr[i%maxSize]);
}
}
//得到对头的元素
public int getHeader(){
if (isEmpty()){
throw new RuntimeException("队列为空~~");
}
System.out.println("对头元素:"+arr[front%maxSize]);
return arr[front%maxSize];
}
//得出有效元素的个数
public int size(){
return (rear+maxSize-front)%maxSize;
}
public static void main(String[] args) {
CircleQueue queue = new CircleQueue(4);
boolean loop=true;
char sc=' ';
while (loop){
System.out.println("e 跳出循环");
System.out.println("a 入队");
System.out.println("o 出队");
System.out.println("s 循环队列");
System.out.println("h 展示队头");
Scanner systemPut=new Scanner(System.in);
sc=systemPut.next().charAt(0);
switch (sc){
case 'a':
System.out.println("请输入数据:");
Scanner addNum=new Scanner(System.in);
int num = addNum.nextInt();
queue.addQueue(num);
break;
case 'o':
queue.outQueue();
break;
case 's':
queue.showQueue();
break;
case 'h':
queue.getHeader();
break;
case 'e':
loop=false;
break;
default :
break;
}
}
}
}