隊列介紹

1. 隊列是一個有序列表湃窍，可以用數(shù)組或是鏈表來實現(xiàn);
2. 遵循先入先出的原則。即：先存入隊列的數(shù)據(jù)匪傍，要先取出您市。后存入的要后取出;

3. 示意圖：(使用數(shù)組模擬隊列示意圖);

   
   

數(shù)組模擬隊列思路

1. 隊列本身是有序列表，若使用數(shù)組的結(jié)構(gòu)來存儲隊列的數(shù)據(jù)役衡，則隊列數(shù)組的聲明如下圖,其中maxSize是該隊列的最大容量;
2. 因為隊列的輸出茵休、輸入是分別從前后端來處理，因此需要兩個變量front及rear分別記錄隊列前后端的下標，front會隨著數(shù)據(jù)輸出而改變榕莺，而rear則是隨著數(shù)據(jù)輸入而改變;
3. 當我們將數(shù)據(jù)存入隊列時稱為”addQueue”俐芯，addQueue的處理如下：
   思路分析

• front 變量的含義：front 指向隊列的第一個元素，也就是說arr[front]就是隊列的第一個元素钉鸯，front的初始值 = 0泼各；
• rear 變量的含義：rear 指向隊列的最后一個元素的后一個位置，希望空出一個空間做約定亏拉，rear 的初始值 = 0扣蜻；
• 當隊列滿時，條件是(rear + 1)% maxSize == front 及塘；
• 當隊列為空時莽使，條件是 rear == front ;
• 我們可以這樣分析，隊列中有效數(shù)據(jù)的個數(shù)(rear + maxSize - front)%maxSize // 如： maxSize = 8 ,rear =3 ,front = 5 有效個數(shù)為：6
• 理解{%}運算 它是一個神奇的運算笙僚，它是一個哈希運算因為取姆技。【%】操作可以把任意數(shù)壓縮到一定區(qū)間內(nèi)比如，你想知道一年中第 122 天是星期幾肋层，那么你就用【121%7】亿笤，結(jié)果為二。諸如此類栋猖。
  就拿這個例子里的maxsize = 8 來說净薛， 一定會有（任意數(shù) % 8）的結(jié)果小于8 也就是說，任意數(shù)對8取钠牙【%】相當于把任意數(shù)固定在大于0肃拜，小于8的范圍內(nèi)在這個等式中【(rear+1) % maxsize == front】
  • 當rear沒有指向數(shù)組最后一個元素時，也就是當【rear < maxsize - 1】的時候【rear + 1】就等于【(rear+1) % maxSize】也就是此時取拇仆牛【%】運算相當于白給燃领，不信你算算
  • 但是當rear指向了數(shù)組最后一個元素時，rear + 1必定會越界锦援，此時取拿捅危【%】的作用就發(fā)揮出來了，因為取模灵寺，使得任意大于8的數(shù)得到的結(jié)果只能小于8既然超了曼库，那就從頭開始吧！

代碼實現(xiàn)

package com.daley.circularqueue;
import java.util.Scanner;

public class CircularQueue {

    public static void main(String[] args) {

        //測試一把
        System.out.println("測試數(shù)組模擬環(huán)形隊列的案例~~~");

        // 創(chuàng)建一個環(huán)形隊列
        CircularArray queue = new CircularArray(4); //說明設置4, 其隊列的有效數(shù)據(jù)最大是3
        char key = ' '; // 接收用戶輸入
        Scanner scanner = new Scanner(System.in);//
        boolean loop = true;
        // 輸出一個菜單
        while (loop) {
            System.out.println("s(show): 顯示隊列");
            System.out.println("e(exit): 退出程序");
            System.out.println("a(add): 添加數(shù)據(jù)到隊列");
            System.out.println("g(get): 從隊列取出數(shù)據(jù)");
            System.out.println("h(head): 查看隊列頭的數(shù)據(jù)");
            key = scanner.next().charAt(0);// 接收一個字符
            switch (key) {
                case 's':
                    queue.showQueue();
                    break;
                case 'a':
                    System.out.println("輸出一個數(shù)");
                    int value = scanner.nextInt();
                    queue.addQueue(value);
                    break;
                case 'g': // 取出數(shù)據(jù)
                    try {
                        int res = queue.getQueue();
                        System.out.printf("取出的數(shù)據(jù)是%d\n", res);
                    } catch (Exception e) {
                        System.out.println(e.getMessage());
                    }
                    break;
                case 'h': // 查看隊列頭的數(shù)據(jù)
                    try {
                        int res = queue.headQueue();
                        System.out.printf("隊列頭的數(shù)據(jù)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~~");
    }
}
class CircularArray {
    private int maxSize; // 表示數(shù)組的最大容量
    //front 變量的含義做一個調(diào)整： front 就指向隊列的第一個元素, 也就是說 arr[front] 就是隊列的第一個元素
    //front 的初始值 = 0
    private int front;
    //rear 變量的含義做一個調(diào)整：rear 指向隊列的最后一個元素的后一個位置. 因為希望空出一個空間做為約定.
    //rear 的初始值 = 0
    private int rear; // 隊列尾
    private int[] arr; // 該數(shù)據(jù)用于存放數(shù)據(jù), 模擬隊列

    public CircularArray(int arrMaxSize) {
        maxSize = arrMaxSize;
        arr = new int[maxSize];
    }

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

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

    // 添加數(shù)據(jù)到隊列
    public void addQueue(int n) {
        // 判斷隊列是否滿
        if (isFull()) {
            System.out.println("隊列滿替久，不能加入數(shù)據(jù)~");
            return;
        }
        //直接將數(shù)據(jù)加入
        arr[rear] = n;
        //將 rear 后移, 這里必須考慮取模
        rear = (rear + 1) % maxSize;
    }

    // 獲取隊列的數(shù)據(jù), 出隊列
    public int getQueue() {
        // 判斷隊列是否空
        if (isEmpty()) {
            // 通過拋出異常
            throw new RuntimeException("隊列空凉泄，不能取數(shù)據(jù)");
        }
        // 這里需要分析出 front是指向隊列的第一個元素
        // 1. 先把 front 對應的值保留到一個臨時變量
        // 2. 將 front 后移, 考慮取模
        // 3. 將臨時保存的變量返回
        int value = arr[front];
        front = (front + 1) % maxSize;
        return value;

    }

    // 顯示隊列的所有數(shù)據(jù)
    public void showQueue() {
        // 遍歷
        if (isEmpty()) {
            System.out.println("隊列空的躏尉，沒有數(shù)據(jù)~~");
            return;
        }
        // 思路：從front開始遍歷蚯根，遍歷多少個元素
        // 動腦筋
        for (int i = front; i < front + size() ; i++) {
            System.out.printf("arr[%d]=%d\n", i % maxSize, arr[i % maxSize]);
        }
    }

    // 求出當前隊列有效數(shù)據(jù)的個數(shù)
    public int size() {
        return (rear + maxSize - front) % maxSize;
    }

    // 顯示隊列的頭數(shù)據(jù)， 注意不是取出數(shù)據(jù)
    public int headQueue() {
        // 判斷
        if (isEmpty()) {
            throw new RuntimeException("隊列空的，沒有數(shù)據(jù)~~");
        }
        return arr[front];
    }
}