20210329-算法学习-队列(环形队列)

1.数组模拟环形队列：

　　对之前的(数组模拟队列)进行优化，充分利用数组，因此将数组看做一个环形(通过取模的方式来实现)

　　1.1.思路：

　　　　　　首先对front变量的含义做一个调整：front初始值为0，就是指向队列的第一个元素，也就是 arr[front]就是第一个元素

　　　　　　rear的含义做一个调整：rear初始值为0，就是指向队列的最后一个元素的后一个位置，因为希望空出一个空间作为约定

　　　　　　当队列满时，条件时(rear+1)%maxSize == front

　　　　　　当队列空时，条件时 rear == front

　　　　　　当这样分析，队列中的元素个数为(rear+maxSize-front)%maxSize

　　1.2注意：

　　　　　　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，(在做判断队列满时需要注意)

　　1.3.示意图：

　　　　　　图1.1

2.代码：

package com.atAlgorithmTest;
/**
 * @Author: lisongtao
 * @Date: 2021/3/29 20:11
 */

import java.util.Scanner;

/**
 * @ClassName QueueArrayCirele
 * @Description环形队列
 * @Author DELL
 * @Date 2021/03/29 20:11
 **/
public class QueueArrayCirele {
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println("测试数组模拟环形队列");
        ArrayCirele arrayCirele = new ArrayCirele(5);
        char key = ' ';//接收用户输入
        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): 退出队列");
            System.out.println("a(add): 添加数据到队列");
            System.out.println("g(get): 从队列中取出数据");
            System.out.println("h(head): 查看队列头的数据");
            key = scanner.next().charAt(0);
            switch (key){
                case 's':
                    arrayCirele.showQueue();
                    break;
                case 'a':
                    System.out.println("输入一个数字");
                    int value = scanner.nextInt();
                    arrayCirele.addQueue(value);
                    break;
                case 'g'://取出数据
                    try {
                        int res = arrayCirele.getQueue();
                        System.out.printf("取出的数据是%d\n",res);
                    } catch (Exception e) {
                        System.out.println(e.getMessage());
                    }
                    break;
                case 'h'://查看队列头数据
                    try {
                        int res = arrayCirele.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'://退出
                    scanner.close();
                    loop = false;
                    break;
                default:
                    break;
            }
        }
        System.out.println("程序退出");
    }
}
//创建，一个数组模拟环形队列
class ArrayCirele{
    private int maxSize;//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
    private int rear;//队列尾
    private int arr[];//用于存放数据，模拟队列

    //创建队列构造器
    public ArrayCirele(int  arrMaxSize){
        maxSize = arrMaxSize;
        arr = new int[maxSize];
    }
    //判断队列是否已满
    public boolean isFull(){
        return (rear+1)%maxSize==front;
    }

    //判断队列是否为空
    public boolean isEmpty(){
        return rear==front;
    }
    //添加数据到队列中
    public void addQueue(int n){
        //判断队列是否已满
        if (isFull()){
            System.out.println("队列已满，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;
    }
    //获取队列的数据，出 队列
    public int getQueue(){
        //出列是判断队列是否为空
        if(isEmpty()){
            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
        //1.先把 front对应的值保留一个临时变量中
        //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;
    }
    //显示队列中所有数据
    public void showQueue(){
        //遍历
        if (isEmpty()){
            System.out.println("队列空，没有数据");
            return;
        }
        for (int i = front;i<front+size();i++){
            System.out.printf("arr[%d]=%d\n",i%maxSize,arr[i%maxSize]);
        }
    }
    //求出当前队列有效个数
    public int size(){
        return (rear+maxSize-front)%maxSize;
    }
    //显示队列的头数据，注意不是取出数据
    public int headQueue(){
        //判断
        if (isEmpty()){
            throw new RuntimeException("队列空，没有数据");
        }
        return arr[front];
    }
}