数据结构——循环队列

一、循环队列
数组队列的出队操作的复杂度是O(n)，性能很差，解决方法就是使用循环队列（Loop Queue）
在循环队列中，需要对队为空和队为满的时候进行判断，为了区分队空和队满两个条件，需要浪费capacity一个空间，让rear指针一直指向一个空的位置；

当 rear= =front 时，队为空；
当 (rear+1)%n= =front (n为数字角标的最大值)时，队为满.

示意图如下：
循环队列实现：

//循环队列
public class ArrayQueueLoop<E> implements Queue<E> {
    private E[] data;
    private int front;
    private int rear;
    private int size;
//无参构造函数
    public ArrayQueueLoop(){
        data= (E[]) (new Object[11]);//因为有一个空的空间
        front=0;
        rear=0;
        size=0;
    }
//获取长度
    @Override
    public int getSize() {
        return size;
    }
//判空
    @Override
    public boolean isEmpty() {
        return size==0&&front==rear;
    }
//进队
    @Override
    public void enqueue(E e) {
        if((rear+1)%data.length==front){
            resize(2*data.length-1);
        }
        data[rear]=e;
        rear=(rear+1)%data.length;
        size++;
    }
//出队
    @Override
    public E dequeue() {
        if(isEmpty()){
            throw new IllegalArgumentException("队列空");
        }
        E ret=data[front];
        front=(front+1)%data.length;
        size--;

        if(size<=(data.length-1)/4&&(data.length-1)/2>=10){
            resize((data.length-1)/2+1);
        }

        return ret;
    }
//改变数组长度    
    private void resize(int newLen){
        E[] newData= (E[]) (new Object[newLen]);
        int p=front;
        int i=0;
        while(true){
            newData[i]=data[p];
            i++;
            p=(p+1)%data.length;
            if(p==rear){
                break;
            }
        }
        front=0;
        rear=size;
        data=newData;
    }
//获取队头元素
    @Override
    public E getFront() {
        if(isEmpty()){
            throw new IllegalArgumentException("队列为空");
        }
        return data[front];
    }
//获取队尾元素
    @Override
    public E getRear() {
        if(isEmpty()){
            throw new IllegalArgumentException("队列为空");
        }
        return data[(rear-1+data.length)%data.length];
    }
//清空队列
    @Override
    public void clear() {
        data= (E[]) (new Object[11]);//因为有一个空的空间
        front=0;
        rear=0;
        size=0;
    }
//自定义格式打印元素
    @Override
    public String toString() {
        StringBuilder sb=new StringBuilder();
        sb.append(String.format("ArrayQueueLoop: %d/%d\n",size,data.length-1));
        sb.append('[');
        if(isEmpty()){
            sb.append(']');
        }else{
            for(int i=front;i!=rear;i=(i+1)%data.length){
                sb.append(data[i]);
                if((i+1)%data.length==rear){
                    sb.append(']');
                }else{
                    sb.append(',');
                }
            }
        }
        return sb.toString();
    }
}