数据结构与算法_数组模拟循环队列

1、什么是循环队列？
答：循环队列首先是一种线性的数据结构，也就是一个有序列表。第二它遵循先进先出的原则，即FIFO（first in first out）。而循环队列是为了弥补普通队列假性溢出的问题，而设计出来的一种更为高效的数据结构。

2、怎么用数组来模拟循环队列？
答：

• 队列的输出、输入是分别从前后端来处理，因此需要两个变量 front及 rear分别记录队列前后端的下标，front 会随着数据输出而改变，而 rear则是随着数据输入而改变。
• 定义maxSize 是该队列的最大容量。
• 明确怎么判断队列何时为空：当 rear==front的时候，这个判断条件不论是普通队列和循环队列都没有变化。
• 明确怎么判断队列何时已满：当(rear + 1) % maxSize == front 满]
• 初始时，rear 和 front 的初始值均为0。（而普通队列则初始值均为-1）
• 如何插入元素：首先你要先判读队列是否为空，接下来直接将元素插入到rear所在的位置，并将rear+1,不过要注意使用%取最大容量的余数。

 public void addQueue(int n) {
   if (isFull()) {
	System.out.println("队列满，无法加入..");
	return;}
	arr[rear] = n;
	rear = (rear + 1) % maxSize;}  

• 如何弹出元素：

public int getQueue() {
  	if (isEmpty()) {
		throw new RuntimeException("队列空~");}
		int value = arr[front];
		front = (front + 1) % maxSize;
		return value;}

3、学到的知识点

• 类的初始化函数怎么写

 def __init__(self,size=3):
 #这里size如果没有写参数时，则默认初始化为3
        self._size = size+1   #java代码中的maxSize
        self._data = [0]*(size+1) #带self的变量都是类的属性
        self._front = 0
        self._rear = 0

• 循环队列初始化创建空队时，令front = rear = 0;
  当队空时：front = rear
  当队满时：front = rear 亦成立
  因此需要约定当队列头指针在队尾指针rear的下一个位置上作为“满”的状态的标志。
  即：

队满时： （rear+1）% maxsize = front

完整代码：

package com.xiaofan.Arrayqueue;

import java.util.Scanner;

public class CircleArrayQueue {

	public static void main(String[] args) {
		// 测试
		System.out.println("测试循环数组");
		ArrayQueue arr = new ArrayQueue(3);
		char key = ' ';//获取用户输入
		Scanner scanner = new Scanner(System.in);
		boolean loop = true;
		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);//
			switch(key) {
			case 's':arr.show();break;
			case 'e':
				scanner.close();
				loop = false;
				break;
			case 'a':
				System.out.println("输入一个数：");
				int value = scanner.nextInt();
				arr.addQueue(value);
				break;
			case 'g':
				try {
					//System.out.println("df");
					int res = arr.getQueue();
					System.out.printf("取出数据为%d",res);
				}catch(Exception e) {
					e.getMessage();
				}
				break;
			case 'h':
				try {
					int res = arr.headQueue();
					System.out.printf("队列的头数据为%d\n",res);
				}catch(Exception e) {
					e.getMessage();
				}
				break;
			default:
				break;
				
			}
		}
		System.out.println("程序退出！");

	}

}

class CirleArray{
	private int maxSize;// 表示最大容量
	private int front;//初始时指向0
	private int rear;//初始时指向0
	private int[] arr;
	
	public CirleArray(int arrMaxSize) {
		maxSize = arrMaxSize;
		arr = new int [maxSize];
	}
	
	public boolean isFull() {
		return (rear+1)%maxSize == front;
	}
	
	public boolean isEmpty() {
		return rear == front;
	}
	
	public void addQueue(int n) {
		if (isFull()) {
			System.out.println("队列已满");
			return;
		}
		arr[rear]=n;
		rear = (rear + 1) % maxSize;
	}
	
	public int getQueue() {
		
		if (isEmpty()) {
			// 抛异常
			System.out.println("队列为空");
			throw new RuntimeException("队列为空，不能取值\n");
		}
		//1.先临时保存队列头部的值
		//2.再将front后移,考慮取余
		//3。再把临时保存的值返回
		int value = arr[front];
		front = (front + 1) % maxSize;
		return value;
	}

	public void show() {
		//int p = front + 1;
		if (isEmpty()) {
			System.out.println("队列为空，无法显示");
		}
		//从front开始遍历，遍历队列所有元素个数次
		for (int i = front; i < front + size(); i++) {
			System.out.printf("arr[%d]=%d\n", (i%maxSize), arr[i%maxSize]);
		}
	}
	
	//求出当前队列的个数
	public int size() {
		return (rear+maxSize-front) % maxSize;
	}
	
	// 显示队列的头部
		public int headQueue() {
			if (isEmpty()) {
				throw new RuntimeException("队列为空，没有数据");
			}
			return arr[front];
		}

}