Java数据结构与算法学习笔记--数组模拟环形队列

package com.queue;

/* 队列基本介绍：
 * 	1、队列是一个有序列表，可以用数组或链表来实现
 * 	2、遵循先入先出的原则，即：县存入队列的数据，要先取出，后存入的要 后取出
 * 	
 * 数组模拟环形队列基本思路：
 * 1、front变量的含义做一个调整，front指向队列第一个元素，也就是说arr[front]就是队列的第一个元素
 * 2、rear的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作为约定
 * 3、当队列满时，条件是：（rear+1)%maxSize==front	
 * 4、队列为空的条件：rear == front为空
 * 5、front的初始值为front=0，rear的初始值rear=0
 * 6、当我们这样分析，队列中有效的数据的个数为：(rear+maxSize-front)%maxSize
 */

//使用数组模拟对队列编写一个ArrayQueue类
class CircleArrayQueue
{
	private int maxSize; // 表示数组的最大容量
	//front指向队列第一个元素，也就是说arr[front]就是队列的第一个元素
	private int front;// 队列头
	//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作为约定
	private int rear;// 队列尾
	private int[] arr;// 该数组用于存放数据，模拟队列
	
	public CircleArrayQueue(int arrMaxSize)
	{
		this.maxSize=arrMaxSize;
		arr=new int[this.maxSize];
		front=0;//front指向队列第一个元素，也就是说arr[front]就是队列的第一个元素
		rear=0;//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作为约定
	}
	
	//判断队列是否满
	public boolean isFull()
	{
		return (this.rear+1)%this.maxSize==this.front;
	}
	
	//判断队列是否为空
	public boolean isEmpty()
	{
		return this.rear == this.front;
	}
	
	//添加数据到队列
	public void addQueue(int n)
	{
		//判断队列是否为空
		if(this.isFull())
		{
			System.out.println("队列满，不能加入数据~");
			return;
		}
		this.arr[this.rear]=n;
		//将rear后移
		this.rear=(this.rear+1)%this.maxSize;
	}
	
	//获取队列的数据，出队列
	public int getQueue()
	{
		//判断队列是否为空
		if(this.isEmpty())
		{
			// 通过抛出异常处理
			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对应的值保留到一个临时变量
		//2、将front后移
		//3.将临时保存的变量返回
		int value=this.arr[this.front];
		this.front=(this.front+1)%this.maxSize;
		return value;
	}
	
	//求出当前队列有效数据的个数
	public int size()
	{
		return (this.rear+this.maxSize-this.front)%this.maxSize;
	}
	
	//显示队列的所有数据
	public void showQueue()
	{
		if(this.isEmpty())
		{
			System.out.println("队列为空，没有数据");
			return;
		}
		//思路：从front开始遍历，遍历多个元素
		//
		for(int i=this.front;i<this.front+this.size();i++)
		{
			System.out.printf("arr[%d]=%d\n",i%this.maxSize,arr[i%this.maxSize]);
		}
		System.out.println();
	} 
	 
	//显示队列的头数据，不是取数据
	public int headQueue()
	{
		//判断队列是否为空
		if(this.isEmpty())
		{
			throw new RuntimeException("队列为空，没有数据");
		}
		return this.arr[this.front];
	}
}
public class ArrayCircleQueueDemo {

	public static void main(String[] args) {
		// TODO Auto-generated method stub
		CircleArrayQueue arrq = new CircleArrayQueue(5);
		arrq.showQueue();
		arrq.addQueue(10);
		arrq.addQueue(20);
		arrq.addQueue(30);
		arrq.addQueue(40);
		arrq.addQueue(50);
		arrq.showQueue();
		int value=arrq.getQueue();
		System.out.printf("get value is %d\n",value);
		int head=arrq.headQueue();
		System.out.printf("head of queue is %d\n",head);
		arrq.addQueue(60);
		arrq.showQueue();
		value=arrq.getQueue();
		System.out.printf("get value is %d\n",value);
		value=arrq.getQueue();
		System.out.printf("get value is %d\n",value);
		arrq.addQueue(70);
		arrq.showQueue();
		arrq.addQueue(80);
		arrq.showQueue();
	}
}

运行结果如下：

队列为空，没有数据
队列满，不能加入数据~
arr[0]=10
arr[1]=20
arr[2]=30
arr[3]=40

get value is 10
head of queue is 20
arr[1]=20
arr[2]=30
arr[3]=40
arr[4]=60

get value is 20
get value is 30
arr[3]=40
arr[4]=60
arr[0]=70

arr[3]=40
arr[4]=60
arr[0]=70
arr[1]=80