数组模拟环形队列的思想

设计思路

1. 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 的初始值改变为0
2. rear变量含义的调整：rear指向队列的最后一个元素的后一个位置。因为我希望空出一个空间作为约定 rear的初始值改变为0
3. 当队列满时，条件是（rear+1）%maxSize==front；
4. 当队列为空的条件 rear=front
5. 当我们这样分析，队列中有效的数据的个数 （rear+maxSize-front）%maxSize

代码实现

package com.yuteng.queue;

import java.util.Scanner;

/**
 * @version 1.0
 * @author： 余腾
 * @date： 2021-07-21 11:30
 */
public class CircleArrayQueueDemo {
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println("测试数组模拟环形队列");
        //说明设置4，其队列的最大数据为3
        CircleArray queue = new CircleArray(4);

        //接受用户输入
        char key = ' ';
        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):退出队列");
            System.out.println("a(add):添加数据到队列");
            System.out.println("g(get):从队列里面取出数据队列");
            System.out.println("h(head):查看队列头的数据");
            //接收一个字符
            key = sc.next().charAt(0);
            switch (key) {
                case 's':
                    queue.showQueue();
                    break;
                case 'a':
                    System.out.println("输入一个数字");
                    int value = sc.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) {
                        System.out.println(e.getMessage());
                    }
                    break;
                case 'h':
                    try {
                        int res=queue.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;
            }

        }
        System.out.println("程序退出");
    }
}

/**
 * 使用数组模拟队列-编写一个ArrayQueue类
 */
class CircleArray {
    /**
     * 表示数组最大容量
     */
    private int maxSize;
    /**
     * 队列头 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 的初始值改变为0
     */
    private int front;
    /**
     * 队列尾 rear变量含义的调整：rear指向队列的最后一个元素的后一个位置。因为我希望空出一个空间作为约定 rear的初始值改变为0
     */
    private int rear;
    /**
     * 该数据用于存储数据
     */
    private int[] arr;

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

    /**
     * 判断队列是否满的
     *
     * @return
     */
    public boolean isFull() {
        return (rear + 1) % maxSize == front;
    }

    public boolean isEmpty() {
        return rear == front;
    }

    /**
     * 添加数据到队列
     *
     * @param n 添加的数据
     */
    public void addQueue(int n) {
        if (isFull()) {
            System.out.println("队列满不能加入数据");
            return;
        }

        arr[rear] = n;
        //rear后移,这里必须考虑取模
     rear=   (rear+1)%maxSize;
    }

    public int getQueue() {
        //判断是否为空
        if (isEmpty()) {
            //通过抛出异常来处理
            throw new RuntimeException("队列为空，不能取出数据");
        }
        //这里分析出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~~~~~");
        }
        //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]);
        }
    }
    /**
     * 求出当前队列的有效个数
     */
    public int size(){
        //rear =1;
        //front=0;
        //maxSize=3
        return (rear+maxSize-front)%maxSize;
    }
    /**
     * 显示队列的头数据，注意不是取数据
     */
    public int headQueue() {
        if (isEmpty()) {
            throw new RuntimeException("队列为空，没有数据~~~~~");
        }
        //因为front 是指向头的前一个位置所以+1
        return arr[front + 1];
    }

}