队列（使用Java数组模拟队列）

前言

将之前的知识整理一下

队列

队列是一种特殊的线性表，它只允许在表的前端进行删除操作，而在表的后端进行插入操作
简而言之，就是遵循先入先出原则。

数组模拟队列

队列是一个有序列表，可以用数组或是链表来实现
特点：遵循先入先出的原则。先存入队列的数据，要先取出，后存入的要后取出。

数组模拟队列思路

队列本身是有序列表，使用数组的结构来存储队列的数据
因为队列的输出、输入是分别从头部尾部来处理，因此需要两个变量 front 和 rear 分别记录队列头部尾部的下标，front 会随着数据输出而改变，而 rear 则是随着数据的输入而改变

代码实现

public class ArrayQueue{
	private int maxSize;//最大容量
	private int front;//头指针
	private int rear;//尾指针
	private int[] arr;//底层数组
	
	public ArrayQueue(int maxSize){
		this.maxSize = maxSize;
		arr = new int[maxSize];
		this.front == -1;
		this.rear == -1
	}
	
	//判断队列是否已满
	public boolean isFull(){
		return rear == manSize - 1;
	}
	
	//添加元素
	public addQueue(int n){
		//先判断队列满了没
		if(isFull()){
			throw new RuntimeException("队列已满");
		}
		rear++;//尾指针+1
		arr[rear] = n;//赋值
	}
	//判断队列是否为空
	public boolean isEmpty(){
		return rear == front;
	}
}
	//取数据
	public int get(){
		if(isEmpty()){
			throw new RuntimeException("队列为空，不能取数据");
		}
		front++;
		return arr[front];
	}

	//显示队列的所有数据
    public void showQueue(){
        //判断队列是否空
        if (isEmpty()) {
            //通过抛出异常
            throw new RuntimeException("队列为空，不能取数据！");
        }
        for (int i = 0;i<arr.length;i++) {
            System.out.printf("arr[%d] = %d\n",i,arr[i]);
        }
    }

    //显示队列的头数据，注意不是取出数据
    public int headQueue(){
        //判断是否为空
        if (isEmpty()) {
            //通过抛出异常
            throw new RuntimeException("队列为空，不能取数据！");
        }
        return arr[front + 1];
    }

思考问题

此队列有以下问题

1. 数组不能得到充分利用，使用了一次就不能复用
2. 将这个数组使用算法，改进成一个环形数组 取模 %

数组模拟环形队列

优化思路

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] 就说队列的第一个元素，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】

   代码实现

   /**
    * 使用数组模拟队列-编写一个ArrayQueue类
    */
   class CircleArray {
       /**
        * 表示数组的最大容量
        */
       private int maxSize;
       /**
        * 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] 就说队列的第一个元素，front的初始值=0
        */
       private int front;
       /**
        * 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
        */
       private int rear;
       /**
        * 用于存放数据，模拟队列
        */
       private int[] arr;
   
       /**
        * 创建队列的构造器
        */
       public CircleArray(int arrManSize){
           maxSize = arrManSize;
           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()) {
               throw new RuntimeException("队列已满，不能加了！");
           }
           //让rear后移
           arr[rear] = n ;
           rear = (rear+1) % maxSize;
       }
   
       /**
        * 出队列
        */
       public int getQueue(){
           //判断队列是否空
           if (isEmpty()) {
               //通过抛出异常
               throw new RuntimeException("队列为空，不能取数据！");
           }
           //这里需要分析出 front 是指向队列的第一个元素
           //1、先把 front 对应的值保存在一个临时变量
           //2、将 front 后移
           //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(){
           //判断队列是否空
           if (isEmpty()) {
               //通过抛出异常
               throw new RuntimeException("队列为空，不能取数据！");
           }
           //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]);
           }
       }
   
       /**
        * 求出当前队列有效数据的个数
        */
       public int size(){
           //rear = 1
           //front = 2
           //maxsize = 3
   
           return (rear + maxSize - front) % maxSize;
       }
   
       /**
        * 显示队列的头数据，注意不是取出数据
        */
       public int headQueue(){
           //判断是否为空
           if (isEmpty()) {
               //通过抛出异常
               throw new RuntimeException("队列为空，不能取数据！");
           }
           return arr[front];
       }
   
   }