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java 数组模拟环形队列

程序员文章站 2024-03-18 11:26:10
...
 对比数组模拟队列不能复用的优化,充分利用数组,因此将数组看作是一个环形的。(通过**取模**的方式来实现即可)

1.分析说明

1)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,这个在做判断队列满的时候需要注意 (rear + 1)% maxSize == front [满];
2)rear == front【空】
3)分析示意图
java 数组模拟环形队列

2.思路

1)front变量的含义做一个调整:front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;
2)rear变量的含义做一个调整:rear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,rear的初始值=0;
3)当队列满时,条件是(rear + 1)% maxSize == front [满]
4)队列为空的条件,rear == front 空
5)队列中有效的数据的个数为( rear + maxSize -front)% maxSize // rear=1 front =0

3.代码实现

import java.util.Scanner;

public class CircleArrayQueueDemo {
    public static void main(String[] args) {

        //测试
        System.out.println("测试数组模拟环形队列的案例");

        //创建一个环形队列
        CircleArray queue= new CircleArray(4);//队列的有效数据最大为3
        char key = ' ';
        Scanner scanner= new Scanner(System.in);
        boolean loop = true;
        //输出一个菜单
        while (loop){
            System.out.println("s(show):显示对列");
            System.out.println("e(exit):退出程序");
            System.out.println("a(add):添加数据到队列");
            System.out.println("g(get):从对列取出数据");
            System.out.println("h(head):查看队列头的数据");
            key = scanner.next().charAt(0);//接收一个字符

            switch (key){
                case 's':
                    queue.showQueue();
                    break;
                case 'a':
                    System.out.println("输出一个数");
                    int value = scanner.nextInt();
                    queue.addQueue(value);
                    break;
                case'g'://从对列取出数据
                    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'://查看队列头的数据
                    try{
                        int res = queue.getQueue();
                        System.out.println();
                    }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{
    private int maxSize;//表示数组的最大容量
    private int front;//队列头:指向队列的第一个元素
    private int rear;//队列的最后一个元素的后一个位置
    private int[] arr;//用于存放数据,模拟对列

    public CircleArray(int arrMaxSize){
        maxSize = arrMaxSize;
        arr = new int[maxSize];
    }
    //判断队列是否满
    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
    public void addQueue(int n){
        //判断队列是否满
        if(isFull()){
            System.out.println("队列满,不能添加数据");
            return;
        }
        //直接将数据加入
        arr[rear] = n;
        //将rear后移,考虑取模
        rear = (rear +1 ) % maxSize;
    }

    //获取队列的数据,出队列
    public int getQueue(){
        //判断队列是否空
        if (isEmpty()){
            //通过抛出异常
            throw new RuntimeException("队列空,不能取数据");
        }
        //front是指向队列的第一个元素.1.先把front对应的值保留到一个临时变量
        //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("队列是空的,没有数据");
            return;
        }
        //思路: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]);

        }
    }
    //求出当前数据有效数据的个数
    public int size(){
        return (rear + maxSize - front) % maxSize;
    }
    //显示队列的头部,不是取出数据
    public int headQueue(){
        //判断
        if(isEmpty()){
            throw new RuntimeException("队列空,不能取数据");
        }
        return  arr[front];
    }

}

4.运行结果


s
队列是空的,没有数据
s(show):显示对列
e(exit):退出程序
a(add):添加数据到队列
g(get):从对列取出数据
h(head):查看队列头的数据
a
输出一个数
10
s(show):显示对列
e(exit):退出程序
a(add):添加数据到队列
g(get):从对列取出数据
h(head):查看队列头的数据
a
输出一个数
3
s(show):显示对列
e(exit):退出程序
a(add):添加数据到队列
g(get):从对列取出数据
h(head):查看队列头的数据
a
输出一个数
65
s(show):显示对列
e(exit):退出程序
a(add):添加数据到队列
g(get):从对列取出数据
h(head):查看队列头的数据
s
arr[0]=10
arr[1]=3
arr[2]=65
s(show):显示对列
e(exit):退出程序
a(add):添加数据到队列
g(get):从对列取出数据
h(head):查看队列头的数据
g
取出的数据是10
s(show):显示对列
e(exit):退出程序
a(add):添加数据到队列
g(get):从对列取出数据
h(head):查看队列头的数据
s
arr[1]=3
arr[2]=65
s(show):显示对列
e(exit):退出程序
a(add):添加数据到队列
g(get):从对列取出数据
h(head):查看队列头的数据
a
输出一个数
6
s(show):显示对列
e(exit):退出程序
a(add):添加数据到队列
g(get):从对列取出数据
h(head):查看队列头的数据
s
arr[1]=3
arr[2]=65
arr[3]=6
s(show):显示对列
e(exit):退出程序
a(add):添加数据到队列
g(get):从对列取出数据
h(head):查看队列头的数据