循环队列(数组实现)

数据结构：循环队列(数组实现)

目录

• 数据结构：循环队列(数组实现)
  • 入队
  • 出队
  • 获取队首元素
  • 获取队列中元素个数
  • 遍历循环队列
  • isFull()
  • isEmpty()

首先准备基本类

class CircleArray {
    private int maxSize; //表示队列的最大容量
    //front 就指向队列的第一个元素，也就是说arr[front]
    //front 初始值 0
    private int front;
    //rear 指向队列的最后一个元素的后一个位置
    //rear 的初始值 0
    private int rear;
    private int[] arr; //用于存储数据，模拟队列

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

入队

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;
        //让rear后移，这里必须取模，考虑数组下标越界
        rear = (rear + 1) % maxSize;
    }

rear指向的是队尾元素的后一个位置，与数组大小取模可以解决下标越界问题

因为是指向的后一个位置，所以在添加时可以先存入数组，再移动下标

出队

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");
        }
        int val = arr[front];
        front = (front + 1) % maxSize;
        return val;
    }

front直接指向的就是队首的位置，因为是循环队列，同样要考虑下标越界

出队后，要向后移动下标，所以不能直接return出队的元素，先保存出队元素

再移动front，最后return保存的出队元素

获取队首元素

public int peekQueue() {
        //判断
        if (isEmpty()) {
            throw new RuntimeException("队列空，没有数据");
        }
        return arr[front];
    }

获取队列中元素个数

public int size() {
        return (rear + maxSize - front) % maxSize;
    }

需要注意的是：

rear的索引在front前面的情况，在普通队列中rear的索引大于front，可以通过简单的rear - front得出元素个数

但是循环队列会出现rear的索引小于front的情况，简单的相减会出现负数的情况，显然不符合要求，

利用rear+maxSize可使rear的索引大于front，然后相减的结果 % maxSize ，

(rear + maxSize - front) % maxSize == rear - front

遍历循环队列

public void showQueue() {
        //遍历
        if (isEmpty()) {
            System.out.println("队列空，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++) {
            int index = i % maxSize;
            System.out.printf("arr[%d]=%d\n", index, arr[index]);
        }
    }

思路：算出队列有效元素个数，从front位置开始打印，下标向后移动，取模防止下标越界，循环遍历数组

isFull()

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

数组不填满，队首和队尾之间空一个位置，即当元素存储到队列倒数第二个元素时，rear指向最后一个位置，

此时(rear + 1) % maxSize == front

isEmpty()

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