Java使用数组模拟环形队列

一、数组模拟环形队列说明

1.这是对前面的数组模拟队列的优化，充分利用数组。因此将数组看看成一个环形的(通过取模的方式来实现即可)。

2.对环形队列进行分析说明：

（1）尾索引的下一个为头索引时表示队列已满，即将队列容量空出一个作为一个约定，这个在做队列满的时候需要注意(rear+1)%maxSize=front为队列满的判定条件

（2）rear=front还是环形队列为空的判定条件

二、代码实现

import java.util.Scanner;

public class CircleArrayQueueDemo {

    public static void main(String[] args) {
        //测试一把
        System.out.println("测试数组模拟环形队列的案例~~");

        //创建一个数组队列
        CircleArray circleArray=new CircleArray(4);//说明4：其队列的有效数据最大为3
        char key=' ';   //接收用户输入
        Scanner scanner=new Scanner(System.in);
        boolean loop=true;
        //输出一个菜单
        while(loop){
            System.out.println("s(show)：显示队列");
            System.out.println("e(exit)：退出程序");
            System.out.println("a(add)：添加数据到队列");
            System.out.println("g(get)：从队列取出数据");
            System.out.println("h(head)：查看队列头的数据");
            key=scanner.next().charAt(0); //接收一个字符
            switch (key) {
                case 's':
                    circleArray.showQueue();
                    break;

                case 'e':
                    scanner.close();
                    loop=false;
                    break;

                case 'a':
                    System.out.println("请输入一个数：");
                    int value=scanner.nextInt();
                    circleArray.addQueue(value);
                    break;

                case 'g':
                    try {
                        int res=circleArray.getQueue();
                        System.out.printf("取出的数据是%d\n",res);
                    }
                    catch (Exception e) {
                        // TODO: handle exception
                        System.out.println(e.getMessage());
                    }
                    break;

                case 'h'://查看队列头的数据
                    try {
                        int res=circleArray.headQueue();
                        System.out.printf("输出队列头的数据是%d\n",res);
                    }
                    catch (Exception e) {
                        // TODO: handle exception
                        System.out.println(e.getMessage());
                    }
                    break;

                default:
                    break;
            }
        }
        System.out.println("程序退出");

    }

}
//创建一个模拟环形数组的类
class CircleArray{

    private int maxSize;//表示数组的最大容量
    //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的初始值为0
    private int front;
    //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，目的是：希望空出一个空间作为约定，real的初始值为0
    private int rear;
    private int[] arr;//该数据用于存放数据，模拟队列
    
	//构造器
    public CircleArray(int arrMaxSize){
    
        maxSize=arrMaxSize;
        arr=new int[maxSize];
        front=0;
        rear=0;
    }

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

    //判断队列是否为空
    public boolean isEmpty() {
        return front==rear;//当队列的头部和队列的尾部相等的时候，此时队列就是为空的
    }

    //添加数据到队列中
    public void addQueue(int n) {
        //判断队列是否满了
        if (isFull()) {
            System.out.println("队列已满，不能加入数据！");
            return;
        }
        //直接将数据加入就可以了
        arr[rear]=n;
        //将real后移
        rear=(rear+1) % maxSize;
    }

    //获取队列的数据，数据出队列
    public int getQueue() {
        //判断队列是否为空，队列为空不能出队列
        if (isEmpty()) {
            throw new RuntimeException("队列空,不能取数据");
        }

        //这里需要分析出front是指向队列的第一个元素
        //1.先把front对应的值保存到一个临时变量中
        //2.将front后移,考虑取模
        //3.将临时保存的变量返回
        int value=arr[front];
        front=(front+1) % maxSize;
        return value;
    }

    //显示队列的所有数据
    public void showQueue() {
        //遍历数组
        if (isEmpty()) {
            System.out.println("队列是空的，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++){
            System.out.printf("arr[%d]=%d\n",i % maxSize,arr[i % maxSize]);
        }
    }

    //求出当前队列有效数据的个数，否则无法遍历队列的所有数据
    public int size(){
        //比如rear=1，front=0，maxSize=3 此时有效数字为1
        return (rear+maxSize-front) % maxSize;
    }

    //显示队列的头数据，注意这不是取出头部数据
    public int headQueue(){
        //判断队列是否为空
        if (isEmpty()) {
            throw new RuntimeException("队列是空的，没有数据~");
        }
        return arr[front];
    }
}
           

三、测试代码，如下图所示：