陣列模擬環形佇列

阿新 • • 發佈：2021-12-16

在陣列模擬佇列的基礎上，通過取模達到環形來實現

分析思路：
1.front變數的含義做一個調整：front指向佇列的第一個元素，即front初始值為0,arr[front]即為第一個元素

2.rear變數的含義做一個調整:rear指向佇列的最後一個元素的後一個位置，因為希望空出一個空間作為約定，rear的初始值為0

3.此時，佇列滿的條件為：（rear+1）%maxsize=front

4.佇列為空的條件為： rear=front

5.佇列中有效資料個數為（rear+maxsize-front）%maxsize

實現程式碼

package com.atxihua;



import java.util.Scanner;

 
public class CircleArryQueueDemo {
        public static void main(String[] args) {
            //進行簡單的測試
            System.out.println("測試陣列模擬環形佇列");
            //建立一個環形佇列
            CircleArrayQueue queue=new CircleArrayQueue(4);//設定為4，實際有效長度為3，做了一個額外的空間約定
            //接受使用者輸入，注意''之間有空格
            char 
 key = ' ';
            //鍵盤輸入
            Scanner scanner=new Scanner(System.in);
            //宣告一個boolean型別的loop,控制迴圈
            boolean loop=true;
            //簡單輸出一個選單便於提示操作
            while (loop){
                System.out.println("s(show): 顯示佇列");
                System.out.println("e(exit): 退出程式");
                System.out.println( 
"a(add): 新增資料到佇列");
                System.out.println("g(get): 從佇列取出資料");
                System.out.println("h(head): 檢視佇列頭的資料");
                //接受一個字元
                key=scanner.next().charAt(0);
                switch (key){
                    case 's':
                        queue.showQueue();
                        break;
                    case 'a':
                        System.out.println("輸入一個數");
                        int value=scanner.nextInt();
                        queue.addQueue(value);
                        break;
                    case 'g':
                        try {
                            int res = queue.getQueue();
                            System.out.println("取出的資料是："+ res);
                        } catch (Exception e) {
                            // TODO: handle exception
                            System.out.println(e.getMessage());
                        }
                        break;
                    case 'h': //檢視佇列頭的資料
                        try {
                            int res = queue.headQueue();
                            System.out.println("佇列頭的資料是:"+res);
                        } catch (Exception e) {
                            // TODO: handle exception
                            System.out.println(e.getMessage());
                        }
                        break;
                    case 'e': //退出
                        scanner.close();
                        loop = false;
                        break;
                    default:
                        break;
                }
            }
            System.out.println("程式退出~~");
        }
    }
    class  CircleArrayQueue{
        //表示陣列的最大容量
        private int maxSize;
        //front變數的含義做一個調整：front就指向佇列的第一個元素
        //front的初始值=0
        private  int front;
        //rear變數的含義做一個調整:rear指向佇列的最後一個元素的後一個位置
        //rear的初始值=0
        private  int rear;
        //該陣列用於存放資料，模擬佇列
        private int[] arr;
        //建立佇列的構造器，傳遞最大容量的值
        public  CircleArrayQueue(int arrMaxSiza){
            maxSize=arrMaxSiza;
            arr=new int[maxSize];
            //指向佇列頭部，分析出front是指向佇列頭的前一個位置.
            front=0;
            //front和rear宣告為int型，初始值為0可以不寫
            rear=0;
        }
        //判斷佇列是否已滿
        public boolean isFull(){
            //當佇列尾部與(rear+1)%maxSize==front相等時，說明佇列已滿
            return  (rear+1)%maxSize==front;
        }
        //判斷佇列是否為空
        public  boolean isEmpty(){
            //當佇列頭與佇列尾相等時，說明佇列中沒有資料
            return  rear==front;
        }
        //新增資料到佇列中
        public  void addQueue(int n){
            //判斷佇列是否已滿
            if(isFull()){
                System.out.println("佇列已滿，不能加入資料!!!");
　　　　　　　　　　//這裡一定要return退出，不然後面環形佇列展示執行了後續程式碼會顯示佇列為空
　　　　　　　　　　return;
            }
            //直接將資料加入
            arr[rear]=n;
            //將rear後移，環形佇列這裡必須考慮取模
            rear=(rear+1)%maxSize;

        }
        //獲取佇列的資料，出佇列
        public int getQueue(){
            //判斷佇列是否為空
            if(isEmpty()){
                //丟擲自定義異常
                throw  new RuntimeException("佇列為空，沒有資料可取！！！");
            }
          //這裡需要分析出front是指向佇列的第一個元素
          //1.先把front對應的值保留到一個臨時變數
          //2.將front後移，環形佇列考慮取模,否則會越界
          //3.將臨時儲存的變數返回
            int value=arr[front];
            front=(front+1)%maxSize;
            return value;
        }
        //顯示佇列所有資料
        public  void showQueue(){
            //判斷佇列是否為空
            if(isEmpty()){
                //這裡可以寫成System.out.println()提示佇列為空就行
                System.out.println("佇列為空，沒有資料可取！！！");
            }
            //遍歷有效長度，從頭指標到元素個數次
            for(int i=front;i<front+size();i++){
                //System.out.println(arr[i]);
                System.out.printf("arr[%d]=%d\n", i%maxSize, arr[i%maxSize]);
            }
        }
        //求出當前佇列有效個數
        public  int size(){
            return (rear+maxSize-front)%maxSize;
        }
        //顯示佇列頭資料，注意不是去出資料
        public int headQueue(){
            //判斷佇列是否為空
            if(isEmpty()){
                //丟擲自定義異常
                throw  new RuntimeException("佇列為空，沒有資料可取！！！");
            }
            //注意front初始值為0，指向佇列第一個元素
            return arr[front];
        }

    }