1.3 环形队列

• 基本介绍

  • 在上述队列的基础上进行改动，使这个队列可以重复使用，从而实现环形队列，数组中可预留一个空间？队列的实际长度是数组的长度-1
  • front 指向队列头元素 rear 执行队列尾元素的后一个位置
  • 队列满的条件 （rear+ 1) % maxSize == front 取模可以防止索引越界
  • 队列空的条件 rear == front
  • 队列中有效元素的个数 (rear + maxSize - front) % maxSize 取模的作用相当于加取绝对值 随着指针重置，rear - front 可能为负数

• 代码实现

• public class CircleArrayQueueDemo {
     public static void main(String[] args) {
        CircleArrayQueue circleArrayQueue = new CircleArrayQueue(5);
        char key;
        Scanner scanner = new Scanner(System.in);
        a:while (true) {
            try {
                System.out.println("q:退出程序");
                System.out.println("s:查看队列");
                System.out.println("a:向队列中加值");
                System.out.println("g:从队列中取值");
                System.out.println("h:查看队首元素");
                key = scanner.next().charAt(0);
                switch (key) {
                    case 's':
                        circleArrayQueue.showQueue();
                        break;
                    case 'a':
                        System.out.println("输入一个值");
                        circleArrayQueue.addQueue(scanner.nextInt());
                        break;
                    case 'g':
                        System.out.println("从队列中取出的值为" + circleArrayQueue.getQueue());
                        break;
                    case 'h':
                        System.out.println("队首元素为" + circleArrayQueue.queueHead());
                        break;
                    case 'q':
                        scanner.close();
                        System.out.println("退出程序");
                        break a;
                    default:
                        System.out.println("命令错误");
                }
            } catch (Exception e) {
                System.out.println(e.getMessage());
            }
        }
     }
  }
  
  class CircleArrayQueue {
  
     private int maxSize; // 队列的最大容量(此处预留出一个空间，所以队列实际元素数量-1)
  
     private int front; // 队列头指针 指向队列头元素
  
     private int rear; // 队列尾指针 指向队列尾元素的后一个位置
  
     private int[] array; // 数组
  
     public CircleArrayQueue(int arrayMaxSize) {
        // 初始化队列
        this.maxSize = arrayMaxSize;
        this.array = new int[maxSize];
        this.front = 0; // 指向队列头元素
        this.rear = 0; // 指向队列尾元素的后一个位置
     }
  
     public boolean isFull() {
        // 判断队列是否已满(由于队列尾指针指向数组中最后一个位置并且预留出一个空间，所以+1取模)
        // 取模还不会超出最大索引，相当于重置索引
        return (rear + 1) % maxSize == front;
     }
  
     public boolean isEmpty() {
        return front == rear; // 判断队列是否为空
     }
  
     public void addQueue(int value) {
        if (this.isFull()) {
            throw new RuntimeException("队列已满");
        }
        // 先在队列尾赋值 ，再增加指针的值 取模还不会超出最大索引，相当于重置索引
        array[this.rear] = value;
        this.rear = (this.rear + 1) % maxSize;
     }
  
     public int getQueue() {
        if (this.isEmpty()) {
            throw new RuntimeException("队列为空");
        }
        // 先取值 再增加指针的值 所以不能直接返回 需要临时变量
        int temp = array[front];
        this.front = (this.front + 1) % maxSize;;
        return temp;
     }
  
     public void showQueue() {
        if (this.isEmpty()) {
            throw new RuntimeException("队列为空");
        }
        // 数组中有效数据的个数（也就是队列中有多少元素）(rear + maxSize - front) % maxSize
        // 展示队列中元素 需要展示从头元素开始 ，遍历多少个(队列中有效元素的个数)
        // 此处 % 为了计算在数组中的实际位置
        for (int i = this.front; i < this.front + size(); i++) {
            System.out.printf("arr[%d]=%d\t\n", i % maxSize, this.array[i % maxSize]);
        }
     }
  
     public int size() {
        // 数组中有效数据的个数（也就是队列中有多少元素）
        // 此处 使用maxSize 相当于 去绝对值 因为指针重置后 rear - front 可能为负数
        return (rear + maxSize - front) % maxSize;
     }
  
     public int queueHead() {
        if (this.isEmpty()) {
            throw new RuntimeException("队列为空");
        }
        return this.array[front]; // 显示队首元素
     }
  }