Java数据结构和算法（数组模拟环形队列）

数组模拟环形队列：

        使用数组模拟环形队列的思路分析：

思路：

    1、front变量的含义做一个调整：front就指向队列的第一元素，也就是说arr[front]就是队列的第一个元素。

    front的初始值=0；

    2、rear变量的含义做一个调整：rear指向队列的最后一个元素的最后一个位置。（希望空出一个空间作为约定）

    rear的初始值=0；

    3、当队列满时，条件是 (rear+1) % maxSize == front【满】

    4、对队列为空的条件， rear==front【空】

    5、队列中有效的数据的个数 (rear+maxSize-front)%maxSize //rear = 1 front=0

代码实现：

package com.huaze.sparsearray;

import java.util.Scanner;

public class CircleArrayQueue {
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println("测试数组模拟环形队列的数据");
        CircleArray queue = new CircleArray(4);//其队列的有效数据最大是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):从队列里取出数据");
            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':
                    queue.showQueue();
                    break;
                case 'a':
                    System.out.println("输入一个数字：");
                    int value = scanner.nextInt();
                    queue.addQueue(value);
                    break;
                case 'g':
                    try {
                        int res = queue.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 = queue.headQueue();
                        System.out.printf("队列头的数据是%d\n",res);
                    }catch (Exception e){
                        //TODO: handle exception
                        System.out.println(e.getMessage());
                    }
                    break;
                case 'e':
                    scanner.close();
                    loop = false;
                    break;
                default:
                    break;
            }
        }
        System.out.println("程序退出！");
    }
}

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就指向队列的第一元素，也就是说arr[front]就是队列的第一个元素。
    //    front的初始值=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最后一个位置。（希望空出一个空间作为约定）
    //    rear的初始值=0；
    private int rear;
    private int[] arr;  //该数组用于存放数据

    //创建队列的构造器
    public CircleArray(int arrMaxSize){
        maxSize = arrMaxSize;
        arr = new int[maxSize];
        front = 0;
        rear = 0;
    }

    //当队列满时，条件是(rear+1) % maxSize == front【满】
    public boolean isFull(){
        return (rear + 1) % maxSize == front;
    }

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

    //添加数据到队列
    public void addQueue(int n){
        //判断队列是否满
        if(isFull()){
            System.out.println("队列满，不能加入数据。");
            return;
        }
        //直接将数据加入
        arr[rear] = n;
        //将rear后移，这里必须考虑取模
        rear = (rear + 1) % maxSize;
    }

    //获取队列数据，出队列
    public int getQueue(){
        //判断队列是否为空
        if(isEmpty()){
            //通过抛出异常来处理
            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
        //先把front对应的值保存到一个临时变量
        //将front后移，考虑取模
        //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
        if (isEmpty()){
            System.out.println("队列是空，没有数据。");
            return;
        }
        //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
    public int size () {
        return (rear + maxSize - front) % maxSize;
    }

    //显示队列的头部数据，这里不是取出数据
    public int headQueue(){
        if (isEmpty()){
            throw new RuntimeException("队列空，没有数据");
        }
        return arr[front];
    }
}