队列

根据上一篇【数据结构-简单数组模拟队列实现】的缺点不可复用，一次性
如今使用环形数组的逻辑去优化上一篇的缺点

环形数组思路

• front 表示列头的第一个元素，初始值为 front = 0
• rear 表示列尾的前一个元素，初始值为 rear = 0
• 当 (rear + 1) % maxSize == front 表示队列已满
• 当 rear == front 表示队列为空
• 环形数组的有效数据个数 (rear + maxSize - front) % maxSize
• maxSize 表示队列的容量，maxSize - 1 表示数组最大的索引

代码实现

import java.util.Scanner;

public class CricleArrayTest {
    public static void main(String[] args) {
        // maxSize = 3 表示数组只能存2个数据
        CricleArray arrayQueue = new CricleArray(3);
        // 接收用户的操作指令
        char key = ' ';
        Scanner scanner = new Scanner(System.in);
        boolean loop = true;
        // 输出菜单
        while (loop) {
            System.out.println("s(show): 显示队列数据");
            System.out.println("e(exit): 退出该程序");
            System.out.println("a(add): 添加数据到队列");
            System.out.println("g(get): 从队列中取出数据");
            System.out.println("p(peek): 偷瞄列头数据");
            // 接收用户输入的一个字符
            key = scanner.next().charAt(0);
            // 对应指令具体实现
            switch (key) {
                case 's':
                    arrayQueue.showQueue();
                    break;
                case 'e':
                    scanner.close();
                    loop = false;
                    System.out.println("程序退出,exit(0)");
                    break;
                case 'a':
                    System.out.println("请输入一个数据");
                    int data = scanner.nextInt();
                    arrayQueue.addQueue(data);
                    break;
                case 'g':
                    System.out.printf("取出的数据为%d\n", arrayQueue.getQueue());
                    break;
                case 'p':
                    System.out.printf("偷瞄的列头数据为%d\n", arrayQueue.peekQueue());
                    break;
            }
        }
    }
}

/**
 * 队列（使用环形数组实现） 用取模实现环形数组
 *  先进先出
 */
class CricleArray {
    // 队列最大的容量
    private int maxSize;
    // 列头，指向第一个元素
    private int front;
    // 列尾，指向最后一个元素的前一位
    private int rear;
    // 队列
    private int[] queue;

    // 初始化队列
    public CricleArray(int maxSize) {
        this.maxSize = maxSize;
        queue = new int[this.maxSize];
        front = 0;
        rear = 0;
    }

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

    // 队列是否空
    public boolean isEmpty() {
        return rear == front;
    }

    // 队列添加数据
    public void addQueue(int data) {
        if (isFull()) {
            System.out.println("队列已满，无法添加数据");
            return ;
        }
        queue[rear] = data;
        // 后移，考虑取模
        rear = (rear + 1) % maxSize;
    }

    // 队列取出数据
    public int getQueue() {
        if (isEmpty()) {
            throw new RuntimeException("队列为空，无法取出数据");
        }
        // 将取出的数据存在一个临时的变量中，然后移动front(考虑取模)，最后再返回取出的数据
        int value = queue[front];
        front = (front + 1) % maxSize;
        return value;
    }

    // 队列中有效数据的个数
    public int validData() {
        return (rear + maxSize - front) % maxSize;
    }

    // 显示队列
    public void showQueue() {
        if (isEmpty()) {
            System.out.println("队列为空，没有数据");
            return ;
        }
        // 为什么从front开始遍历，因为front可能不是从0开始（环形数组），因此需要从front开始遍历，
        // 遍历多少个呢？遍历数组有效数据的个数即可
        for (int i = front; i < front + validData(); i++) {
            // 为什么要 i % maxSize，因为数组时环形的，可能会发生越界，因此需要取模
            System.out.printf("queue[%d] = %d\n", i % maxSize, queue[i % maxSize]);
        }
    }

    // 偷瞄列头
    public int peekQueue() {
        if (isEmpty()) {
            throw new RuntimeException("队列为空，列头无数据");
        }
        return queue[front];
    }
}

结论

• 优化了简单数组模拟队列实现的缺点

【环形数组实现队列-代码地址】