【数据结构】队列之循环队列

public class LoopQueue<T> {

    private int DEFAULT_SIZE = 10;
    // 保存数组的长度
    private int capacity;
    // 定义一个数组用于保存循环队列的元素
    private Object[] elementData;
    // 保存循环队列中元素的当前个数
    private int front = 0;
    private int rear = 0;

    // 以默认数组长度创建空循环队列
    public LoopQueue() {
        capacity = DEFAULT_SIZE;
        elementData = new Object[capacity];
    }

    // 以一个初始化元素来创建循环队列
    public LoopQueue(T element) {
        this();
        elementData[0] = element;
        rear++;
    }

    /**
     * 以指定长度的数组来创建循环队列
     *
     * @param element  指定循环队列中第一个元素
     * @param initSize 指定循环队列底层数组的长度
     */
    public LoopQueue(T element, int initSize) {
        this.capacity = initSize;
        elementData = new Object[capacity];
        elementData[0] = element;
        rear++;
    }

    // 判断循环队列是否为空队列
    public boolean empty() {
        // rear == front且rear处元素为null
        return rear == front && elementData[rear] == null;
    }

    //获取循环队列的大小
    public int length() {
        if (empty()) {
            return 0;
        } else {
            return rear > front ? rear - front : capacity - (front - rear);
        }
    }

    // 插入队列
    public void add(T element) {
        if (rear == front && elementData[front] != null) {
            throw new IndexOutOfBoundsException("队列已满的异常");
        }
        elementData[rear++] = element;
        // 如果rear已经到头，那就转头
        rear = rear == capacity ? 0 : rear;
    }

    // 移除队列
    public T remove() {
        if (empty()) {
            throw new IndexOutOfBoundsException("空队列异常");
        }
        // 保留队列的rear端的元素的值
        T oldValue = (T) elementData[front];
        // 释放队列的rear端的元素
        elementData[front++] = null;
        // 如果front已经到头，那就转头
        front = front == capacity ? 0 : front;
        return oldValue;
    }

    // 返回队列顶元素，但不删除队列顶元素
    public T element() {
        if (empty()) {
            throw new IndexOutOfBoundsException("空队列异常");
        }
        return (T) elementData[front];
    }

    // 清空循环队列
    public void clear() {
        // 将底层数组所有元素赋为null
        Arrays.fill(elementData, null);
        front = 0;
        rear = 0;
    }

    public String toString() {
        if (empty()) {
            return "[]";
        } else {
            // 如果front < rear，有效元素就是就是front到rear之间的元素
            if (front < rear) {
                StringBuilder sb = new StringBuilder("[");
                for (int i = front; i < rear; i++) {
                    sb.append(elementData[i].toString() + ", ");
                }
                int len = sb.length();
                return sb.delete(len - 2, len).append("]").toString();
            }
            // 如果front >= rear，有效元素为front -> capacity之间、0 -> front之间的
            else {
                StringBuilder sb = new StringBuilder("[");
                for (int i = front; i < capacity; i++) {
                    sb.append(elementData[i].toString() + ", ");
                }
                for (int i = 0; i < rear; i++) {
                    sb.append(elementData[i].toString() + ", ");
                }
                int len = sb.length();
                return sb.delete(len - 2, len).append("]").toString();
            }
        }
    }
}

public class LoopQueueTest {
    public static void main(String[] args) {
        LoopQueue<String> queue = new LoopQueue<String>("aaaa", 3);
        // 新增元素
        queue.add("bbbb");
        queue.add("cccc");
        System.out.println("初始化元素列表：" + queue.toString());
        queue.remove();
        System.out.println("删除最后一个元素列表：" + queue);
        queue.add("dddd");
        System.out.println("再次添加一个元素列表：" + queue);
        System.out.println("队列满时的长度：" + queue.length());
        queue.remove();
        queue.add("eeee");
        System.out.println("循环队列中元素：" + queue);
    }
}