数据结构学习(循环队列)

1. 尾索引的下一个为头索引时表示队列满，即将队列容量空出一个作为约定
2. 这个在做判断队列满的时候需要注意 (rear + 1) % maxSize == front [满]
rear == front [空]

package cn.imut;
//循环队列
import java.util.Scanner;

public class CircleArrayQueueDemo {
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println("测试数组模拟循环队列的案例");
        //创建一个队列
        CircleArray circlequeue = new CircleArray(4);       //这里设置4，其队列的有效数据最大是3
        var key = ‘ ‘;         //接收用户输入
        Scanner sc = 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)： 从队列取出数据");
            System.out.println("h(head)： 查看队列头的数据");
            key = sc.next().charAt(0);          //接收一个字符
            switch (key){
                case ‘s‘:
                    circlequeue.showQueue();
                    break;
                case ‘a‘:
                    System.out.println("输入一个数");
                    int value = sc.nextInt();
                    circlequeue.addQueue(value);
                    break;
                case ‘g‘:
                    try{
                        int res = circlequeue.getQueue();
                        System.out.printf("取出的数据是%d\n", res);
                    } catch (Exception e) {
                        System.out.println(e.getMessage());
                    }
                    break;
                case ‘h‘:
                    try{
                        int res = circlequeue.headQueue();
                        System.out.printf("队列头的数据是%d\n", res);
                    } catch (Exception e) {
                        System.out.println(e.getMessage());
                    }
                    break;
                case ‘e‘:
                    sc.close();
                    loop = false;
                    break;
                default:
                    break;
            }
        }
        System.out.println("程序退出！");
    }
}

class CircleArray{
    private int maxSize;        //表示数组最大容量
    //front指向队列的第一个元素，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;          //队列头
    //rear指向队列的最后一个元素的后一个位置，希望腾出一个空间作为约定，rear的初始值=0
    private int rear;           //队列尾
    private int[] arr;          //该数组用于存储数据，模拟队列
    /*
     *           取数据时front改变，加数据时rear改变
     *           在循环队列中，为了判断队列满和队列空的情况，对队列少用一个元素空间，使头指针指向队头元素的前一个位置，当尾指针等于该位置时就表示队满。
     */
    //创建队列的构造器
    public CircleArray(int arrMaxSize){
        maxSize = arrMaxSize;           //初始化为0，不用重新赋值
        arr = new int[maxSize];
    }

    //判断队列是否满
    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){
        //判断队列是否已满
        if(isFull()){
            System.out.println("队列已满！");
            return;
        }
        //直接将数据加入即可
        arr[rear] = n;
        //将rear后移，这里必须考虑取模 (防止数组越界)
        rear = (rear + 1) % maxSize;
    }

    //获取队列的数据，出队列
    public int getQueue(){
        //判断队列是否为空
        if(isEmpty()){
            //通过抛出异常
            throw new RuntimeException("队列为空,不能取数据");
        }
        //这里需要分析front是指向队列的第一个元素
        //1.先把front对应的值保存到一个临时变量
        //2.将front后移,考虑取模
        //3.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("队列为空，没有数据...");
            return;
        }
        //思路：从front开始遍历
        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个数
    public int size(){
        //eg： rear = 1  front = 0  maxSize = 3
        //(尾 + 最大值 - 头) % 最大值
        return (rear + maxSize - front) % maxSize;
    }

    //显示队列的头数据（不是取数据）
    public int headQueue(){
        //判断
        if(isEmpty()){
            throw new RuntimeException("队列为空，没有数据...");
        }
        return arr[front];
    }
}