Java 环形队列实例

基本定义：

　　int[] arr 是定义一个整型数组当队列

　　maxSize是数组的最大容量

　　(这里规定，满队列时元素的个数是maxSize-1)

　　front指向队列的第一个元素，也就是说 array[front] 是队列的第一个元素

　　rear指向队列的最后一个元素，初值为0

　　队列满的条件：(rear + 1) % maxSize == front

　　队列为空的条件： rear == front

代码

package com.zzfan.queue;

import java.util.*;

public class CircleArrayQueue {
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println("测试数组环形队列");
        //创建一个环形队列
        CircleArray queue = new CircleArray(4); //队列有效数据最大是3
        char key = ' '; //接收用户输入
        Scanner scanner = new Scanner(System.in);
        boolean loop = true;
        //输出菜单
        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");
            //接收一个字符
            key = scanner.next().charAt(0);
            switch (key) {
                case 's':
                    queue.showQueue();
                    break;
                case 'a':
                    System.out.println("输出一个数");
                    int value = scanner.nextInt();
                    queue.addQueue(value);
                    break;
                case 'g':
                    try {
                        int result = queue.getQueue();
                        System.out.printf("取出的数据是%d\n", result);
                    } catch (Exception e) {
                        System.out.println(e.getMessage());
                    }
                    break;
                case 'h':
                    try {
                        int result = queue.headQueue();
                        System.out.printf("头部的数据是%d\n", result);
                    } catch (Exception e) {
                        System.out.println(e.getMessage());
                    }
                    break;
                case 'e':
                    scanner.close();
                    loop = false;
                    break;
                default:
                    break;
            }
        }

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

class CircleArray {

    //数组的最大容量
    private int maxSize;

    //front指向队列的第一个元素，也就是说arr[front]是队列的第一个元素
    private int front;

    //rear指向队列的最后一个元素的最后一个位置，初值为0
    private int rear;
    private int[] arr;      //该数据用于存放数据，模拟队列


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


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

    //判断是否为空
    public boolean isEmpty() {
        return rear == front;
    }

    //添加数据到队列
    public void addQueue(int n) {
        //判断队列是否已满
        if (isFull()) {
            System.out.println("队列已满");
            return;
        }

        //直接将数据加入
        arr[rear] = n;

        //将rear后移，必须考虑取模
        rear = (rear + 1) % maxSize;


        /*
        这里手算了一下，实际取模就是想办法当rear和队列最大容量相等时，在加1就重新取到rear=1
        有个通俗易懂的例子：跑步套圈
            有一个环形跑道，假设，将环形跑道分割成10份。
            front某时刻跑到第3格了，rear此时刻已经跑到第10格了。
            那么rear继续往下跑的时候，会发现，跑的第“11格”（实际并不存在）其实就是第1格，是第二圈的第1格。
         */
    }

    //获取队列的中的数据
    public int getQueue() {
        //判断队列是否空
        if (isEmpty()) {
            //通过抛出异常来处理
            throw new RuntimeException("队列为空，无法取出数据");
            //throw可以直接return一个异常，不用再写return
        }

        //front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中
        2. front后移，考虑取模
        3. 将临时保存的变量返回
         */
        int value = arr[front]; //先获取数据，front再后移
        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("队列为空，没有数据");
            return;
        }

        //从front开始遍历，对需要遍历元素的个数进行计算。
        for (int i = front; i < front + size(); i++) {
            System.out.printf("arr[%d] = %d\n", i % maxSize, arr[i % maxSize]);
        }
    }

    //有效数据的个数
    public int size() {
        return (rear + maxSize - front) % maxSize;
     /*添加数据变的是rear，取出数据变的是front，所以当在第一个位置插入数据时，rear=2，front=1。
      所以，如果不考虑取模，那有效数据个数就是rear-front
      考虑取模的话会出现一种情况，rear已经开始“跑第二圈”了，front还在“第一圈”
     */

    }

    //显示队列头
    public int headQueue() {
        //判断是否为空
        if (isEmpty()) {
            throw new RuntimeException("队列为空，没有数据");
        }
        return arr[front];

    }

}

（防止忘记，尽量将注释写的多了些，记得看注释）