Java 環形隊列實例

基本定義：

　　int[] arr 是定義一個整型數組當隊列

　　maxSize是數組的最大容量

　　(這里規定，滿隊列時元素的個數是maxSize-1)

　　front指向隊列的第一個元素，也就是說 array[front] 是隊列的第一個元素

　　rear指向隊列的最后一個元素，初值為0

　　隊列滿的條件：(rear + 1) % maxSize == front

　　隊列為空的條件： rear == front

代碼

package com.zzfan.queue;

import java.util.*;

public class CircleArrayQueue {
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println("測試數組環形隊列");
        //創建一個環形隊列
        CircleArray queue = new CircleArray(4); //隊列有效數據最大是3
        char key = ' '; //接收用戶輸入
        Scanner scanner = new Scanner(System.in);
        boolean loop = true;
        //輸出菜單
        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)：添加數據到隊列");
            System.out.println("g(get)：從隊列取出數據");
            System.out.println("h(head)：查看隊列頭的數據");
            //接收一個字符
            key = scanner.next().charAt(0);
            switch (key) {
                case 's':
                    queue.showQueue();
                    break;
                case 'a':
                    System.out.println("輸出一個數");
                    int value = scanner.nextInt();
                    queue.addQueue(value);
                    break;
                case 'g':
                    try {
                        int result = queue.getQueue();
                        System.out.printf("取出的數據是%d\n", result);
                    } catch (Exception e) {
                        System.out.println(e.getMessage());
                    }
                    break;
                case 'h':
                    try {
                        int result = queue.headQueue();
                        System.out.printf("頭部的數據是%d\n", result);
                    } catch (Exception e) {
                        System.out.println(e.getMessage());
                    }
                    break;
                case 'e':
                    scanner.close();
                    loop = false;
                    break;
                default:
                    break;
            }
        }

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

class CircleArray {

    //數組的最大容量
    private int maxSize;

    //front指向隊列的第一個元素，也就是說arr[front]是隊列的第一個元素
    private int front;

    //rear指向隊列的最后一個元素的最后一個位置，初值為0
    private int rear;
    private int[] arr;      //該數據用於存放數據，模擬隊列


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


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

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

    //添加數據到隊列
    public void addQueue(int n) {
        //判斷隊列是否已滿
        if (isFull()) {
            System.out.println("隊列已滿");
            return;
        }

        //直接將數據加入
        arr[rear] = n;

        //將rear后移，必須考慮取模
        rear = (rear + 1) % maxSize;


        /*
        這里手算了一下，實際取模就是想辦法當rear和隊列最大容量相等時，在加1就重新取到rear=1
        有個通俗易懂的例子：跑步套圈
            有一個環形跑道，假設，將環形跑道分割成10份。
            front某時刻跑到第3格了，rear此時刻已經跑到第10格了。
            那么rear繼續往下跑的時候，會發現，跑的第“11格”（實際並不存在）其實就是第1格，是第二圈的第1格。
         */
    }

    //獲取隊列的中的數據
    public int getQueue() {
        //判斷隊列是否空
        if (isEmpty()) {
            //通過拋出異常來處理
            throw new RuntimeException("隊列為空，無法取出數據");
            //throw可以直接return一個異常，不用再寫return
        }

        //front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中
        2. front后移，考慮取模
        3. 將臨時保存的變量返回
         */
        int value = arr[front]; //先獲取數據，front再后移
        front = (front + 1) % maxSize;
        return value;
    }
//顯示隊列的所有數據
    public void showQueue() {
        //遍歷數組
        if (isEmpty()) {
            System.out.println("隊列為空，沒有數據");
            return;
        }

        //從front開始遍歷，對需要遍歷元素的個數進行計算。
        for (int i = front; i < front + size(); i++) {
            System.out.printf("arr[%d] = %d\n", i % maxSize, arr[i % maxSize]);
        }
    }

    //有效數據的個數
    public int size() {
        return (rear + maxSize - front) % maxSize;
     /*添加數據變的是rear，取出數據變的是front，所以當在第一個位置插入數據時，rear=2，front=1。
      所以，如果不考慮取模，那有效數據個數就是rear-front
      考慮取模的話會出現一種情況，rear已經開始“跑第二圈”了，front還在“第一圈”
     */

    }

    //顯示隊列頭
    public int headQueue() {
        //判斷是否為空
        if (isEmpty()) {
            throw new RuntimeException("隊列為空，沒有數據");
        }
        return arr[front];

    }

}

（防止忘記，盡量將注釋寫的多了些，記得看注釋）