數據結構 - 環形隊列

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環形隊列圖

思路：

1，front變量，初始值爲 0，指向隊列的第一個元素也是待取出的數據，

也就是說arr[front]是隊列的第一個元素

2，rear變量，rear 初始值爲 0，指向待添加數據的位置，隊列添加數據時，因邏輯上的閉環，指針可能再次回到前面的位置，不能單一遞增處理，會出現角標越界異常，需通過取模來重新計算指針的值

3，當隊列滿時 條件是 (rear + 1) % maxsize == front 假如，maxsize 爲10，front爲0，rear爲9 此時隊列就滿了

4，當隊列爲空時，條件是 rear == front

5，rear指針指向待添加數據的元素位置，假設隊列內部數組的最大容量爲maxsize ，當rear指針指向maxsize -1時，實際該位置上並無數據，因此，隊列的最大容量只有maxsize -1，即隊列的最大有效數據個數爲maxsize -1，因爲預留一個位置

代碼

package com.yifan.linear;

import java.util.Scanner;

/**
 * @Author YIFan
 * @Date 2020/6/11 14:33
 * @Version 1.0
 */
// 數組模擬環形隊列  取模考慮的是循環
public class CircleArrayQueue {

    public static void main(String[] args) {
        System.out.println("環形隊列...........");
        CircleArrayQueeTest quee = new CircleArrayQueeTest(4);
        Scanner scanner = new Scanner(System.in);
        boolean loop = true;
        while (loop){
            System.err.println("(s) 顯示隊列信息");
            System.err.println("(a) 添加數據到隊列");
            System.err.println("(g) 從隊列取出數據");
            System.err.println("(h) 顯示隊列頭數據");
            System.err.println("(e) 退出程序");

            char key = scanner.next().charAt(0);
            switch (key){
                case 'e':
                    loop = false;
                    break;
                case 's':
                    try {
                        quee.showQueue();
                    } catch (Exception e) {
                        System.err.println(e.getMessage());
                    }
                    break;
                case 'a':
                    try {
                        System.out.println("請輸入一個數據添加到隊列");
                        int i = scanner.nextInt();
                        quee.addQueue(i);
                    } catch (Exception e) {
                        System.err.println(e.getMessage());
                    }
                    break;
                case 'g':
                    try {
                        System.out.println("取出:"+quee.getQueue());
                    } catch (Exception e) {
                        System.err.println(e.getMessage());
                    }
                    break;
                case 'h':
                    try {
                        System.out.println("頭數據:"+quee.headQueue());
                    } catch (Exception e) {
                        System.err.println(e.getMessage());
                    }
                    break;
            }

        }
    }


}

class CircleArrayQueeTest{
    private int maxSize;//數組的最大容量
    //front初始值爲 0，指向隊列的第一個元素也是待取出的數據，
    private int front;//隊列頭
    //rear 初始值爲 0，指向待添加數據的位置
    private int rear;//隊列尾
    private int[] arr;//數組用於存放數據 ,模擬隊列

    //創建隊列的構造器
    public CircleArrayQueeTest(int maxSize){
        //這裏傳入 4 則有效數據只有3個 因爲設置了一個空的空間
        this.maxSize = maxSize;
        arr = new int[maxSize];
        front = 0;// 指向隊列頭部 就是 隊列頭數據的前一個數據
        rear = 0;// 隊列尾部 就是 隊列的最後一個數據
    }

    // 判斷隊列是否滿
    public boolean isFull(){
        return (rear+1) % maxSize == front;
    }

    // 判斷隊列是否爲null
    public boolean isEmpty(){
        return rear == front;
    }

    // 添加數據到隊列, 進隊列
    public void addQueue(int num){
        if(isFull()){
            throw  new RuntimeException("隊列已滿,加入不了");
        }
        //rear指向待添加數據的位置
        arr[rear] = num;
        // rear後移 必須考慮取模 避免越界
        rear = (rear+1) % maxSize ;
    }

    // 獲取隊列的數據 ,出隊列
    public int getQueue(){
        if (isEmpty()){
            throw new RuntimeException("隊列爲空,不能取值");
        }
        //front是指向待取出的數據位置
        //1,先把front對應的值取出保存到臨時變量
        //2,front後移 避免越界,考慮取模
        //3,將臨時變量返回
        int temp = arr[front];
        front = (front+1) % maxSize;
        return temp;
    }

    // 顯示隊列數據
    public void showQueue(){
        if (isEmpty()){
            throw new RuntimeException("隊列爲空,沒有數據");
        }
        // 從front開始遍歷 遍歷多少個元素
        for (int i = front; i < front+size() ; i++) {
            System.out.printf("arr[%d]=%d\n",i%maxSize,arr[i%maxSize]);
        }

    }

    // 顯示隊列頭數據
    public int headQueue(){
        if (isEmpty()){
            throw new RuntimeException("隊列爲空,沒有數據");
        }
        return arr[front];
    }

    // 獲取隊列的有效個數
    public int size(){
        return (rear+maxSize-front)%maxSize;
    }
}

效果圖

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