java数据结构循环队列的空满判断及长度计算

目录一、假溢出二、循环队列判断是空是满三、循环队列的长度计算四、代码实现

在上一章中，使用了数组模拟了队列。但是留下的问题是，把数据取完后，再往里加数据就不行了。

一、假溢出

这是因为数组的末尾已经被占用了，入队会继续在数组后面增加，于是产生数组越界。但是实际上，数组里是有空闲位置的，这种也可以叫“假溢出”。

为了解决“假溢出”的问题，于是乎有了循环队列。

既然数组后面满了，头部有空，那继续加进来的元素从头开始放即可。

接着上图，这时候有a6入队，于是rear的下标指向a6的下一个元素位置，看起来没什么问题。

但是继续有新的元素a7入队的时候，因为front一直没变，这时候rear指针跟front就重合了，也就是说此时front=rear。

可是在上一章的代码里，我们是用front=rear来判断是否为空数组的。

// 判断队列是否为空

public boolean isEmpty() {

return rear == front;

}

现在是相等了，条件满足，但是数组是满的。

二、循环队列判断是空是满

这种情况看起来确实比较辣手，那如果不让这种情况出现不就可以了么？

假设，我们让数组始终保留一个元素空间，也就是让rear指向队列中最后一个元素的后一个位置。比如，当a6放入之后，此时就当做队列已经满了，这样的话就不会出现上述的情况了。

为了实现这种思路，front也需要做调整。在上一章中，front初始位置是指在了队头元素的前一个，现在我们让它就指在第一个元素。

队列的最大尺寸还是maxSize，那么，现在判断队列满的条件就可以是这样：

(rear+1)%maxSize = front

验证一下，下面的2种队列满情况：

左图：队列中，maxSize=5，front=0，rear=4，判断(4+1)% 5=0=front，队列已满

右图：队列中，maxSize=5，front=2，rear=1，判断(1+1)% 5=2=front，队列已满

继续验证一下，队列没满的情况：

队列中，maxSize=5，front=2，rear=0，判断(0+1)% 5=1≠front，队列未满

三、循环队列的长度计算

队列的长度，也就是说队列中实际存了多少个元素。

此时需要考虑rear与front之间的三种情况：

rear=frontrear>frontrear

第一种自然都清楚，队列为空。

第二种，rear>front，此时队列的长度为：rear-front

第三种，rear

所以队列长度的通用计算公式为：

(rear-front+maxSize)% maxSize

四、代码实现

既然现在队列是满是空的判断条件有了，队列长度也能计算出来了，那么代码就好改造了(基于上一章)，变成循环队列。

package circle;

import java.util.Scanner;

public class CircleArrayQueue {

public static void main(String[] args) {

System.out.println("-----测试循环队列-----http://");

// 创建一个队列

CircleArray circleArray = new CircleArray(4);

char key = ' '; //接受用户输入

Scanner scanner = new Scanner(System.in);

boolean loop = true;

// 输出一个菜单

while (loop) {

System.out.println("s(show): 显示队列");

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): 从队列取出数据");

System.out.println("h(head): 显示队首的数据");

key = scanner.next().charAt(0); // 接收一个字符

switch (key) {

case 's':

circleArray.showQueue();

break;

case 'a':

SysjIdpFtem.out.println("请要添加的数");

int value = scanner.nextInt();

circleArray.addQueue(value);

break;

case 'g':

try {

int res = circleArray.getQueue();

System.out.printf("取出的数据是：%d", res);

} catch (Exception e) {

System.out.println(e.getMessage());

}

break;

case 'h':

try {

int headValue = circleArray.showHeadQueue();

System.out.printf("队首数据是：%d", headValue);

} catch (Exception e) {

System.out.println(e.getMessage());

}

break;

case 'e':

scanner.close();

loop = false;

break;

}

}

System.out.println("退出程序");

}

}

class CircleArray {

//表示数组最大容量

private int maxSize;

// 队列头，由之前调整为指向队列第一个元素

private int front;

// 队列尾，由之前调整为指向队列最后一个元素的后一个位置，为了空出一个元素位置

private int rear;

// 用于存放数据的数组

private int[] arr;

// 构造器

public CircleArray(int arrMaxSize) {

maxSize = arrMaxSize;

arr = new int[maxSize];

front = 0;

rear = 0;

}

// 判断队列是否已经存满

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 num) {

// 判断队列是否满了

if (isFull()) {

System.out.println("队列已满，不可加入数据");

return;

}

arr[rear] = num;

// 将rear后移，要考虑取模

rear = (rear + 1) % maxSize;

}

// 拿出队列数据

public int getQueue() {

// 判断队列是否空

if (isEmpty()) {

// 抛出异常

throw new RuntimeException("队列为空，不可取数据");

}

int tempValue = arr[front];

front = (front + 1) % maxSize; //也要考虑取模，防止front不停的增加，导致越界

return tempValue;

}

// 显示队列所有数据

public void showQueue() {

// 遍历

if (isEmpty()) {

System.out.println("队列为空");

return;

}

// 从front开始遍历，遍历多少个实际存的元素即可

for (int i = front; i < front + CircleQueueSize(); 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 CircleQueueSize() {

return (rear - front + maxSize) % maxSize;

}

// 显示队里的队首数据

public int showHeadQueue() {

if (isEmpty()) {

// 抛出异常

throw new RuntimeException("队列为空，不可取数据");

}

return arr[front];

}

}

重点的改动在于取模。

以上就是java数据结构循环队列的空满判断及长度计算的详细内容，更多关于java循环队列空满判断长度计算的资料请关注我们其它相关文章！

第一种自然都清楚，队列为空。

第二种，rear>front，此时队列的长度为：rear-front

第三种，rear

所以队列长度的通用计算公式为：

(rear-front+maxSize)% maxSize

四、代码实现

既然现在队列是满是空的判断条件有了，队列长度也能计算出来了，那么代码就好改造了(基于上一章)，变成循环队列。

package circle;

import java.util.Scanner;

public class CircleArrayQueue {

public static void main(String[] args) {

System.out.println("-----测试循环队列-----http://");

// 创建一个队列

CircleArray circleArray = new CircleArray(4);

char key = ' '; //接受用户输入

Scanner scanner = new Scanner(System.in);

boolean loop = true;

// 输出一个菜单

while (loop) {

System.out.println("s(show): 显示队列");

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): 从队列取出数据");

System.out.println("h(head): 显示队首的数据");

key = scanner.next().charAt(0); // 接收一个字符

switch (key) {

case 's':

circleArray.showQueue();

break;

case 'a':

SysjIdpFtem.out.println("请要添加的数");

int value = scanner.nextInt();

circleArray.addQueue(value);

break;

case 'g':

try {

int res = circleArray.getQueue();

System.out.printf("取出的数据是：%d", res);

} catch (Exception e) {

System.out.println(e.getMessage());

}

break;

case 'h':

try {

int headValue = circleArray.showHeadQueue();

System.out.printf("队首数据是：%d", headValue);

} catch (Exception e) {

System.out.println(e.getMessage());

}

break;

case 'e':

scanner.close();

loop = false;

break;

}

}

System.out.println("退出程序");

}

}

class CircleArray {

//表示数组最大容量

private int maxSize;

// 队列头，由之前调整为指向队列第一个元素

private int front;

// 队列尾，由之前调整为指向队列最后一个元素的后一个位置，为了空出一个元素位置

private int rear;

// 用于存放数据的数组

private int[] arr;

// 构造器

public CircleArray(int arrMaxSize) {

maxSize = arrMaxSize;

arr = new int[maxSize];

front = 0;

rear = 0;

}

// 判断队列是否已经存满

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 num) {

// 判断队列是否满了

if (isFull()) {

System.out.println("队列已满，不可加入数据");

return;

}

arr[rear] = num;

// 将rear后移，要考虑取模

rear = (rear + 1) % maxSize;

}

// 拿出队列数据

public int getQueue() {

// 判断队列是否空

if (isEmpty()) {

// 抛出异常

throw new RuntimeException("队列为空，不可取数据");

}

int tempValue = arr[front];

front = (front + 1) % maxSize; //也要考虑取模，防止front不停的增加，导致越界

return tempValue;

}

// 显示队列所有数据

public void showQueue() {

// 遍历

if (isEmpty()) {

System.out.println("队列为空");

return;

}

// 从front开始遍历，遍历多少个实际存的元素即可

for (int i = front; i < front + CircleQueueSize(); 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 CircleQueueSize() {

return (rear - front + maxSize) % maxSize;

}

// 显示队里的队首数据

public int showHeadQueue() {

if (isEmpty()) {

// 抛出异常

throw new RuntimeException("队列为空，不可取数据");

}

return arr[front];

}

}

重点的改动在于取模。

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所以队列长度的通用计算公式为：

(rear-front+maxSize)% maxSize

四、代码实现

既然现在队列是满是空的判断条件有了，队列长度也能计算出来了，那么代码就好改造了(基于上一章)，变成循环队列。

package circle;

import java.util.Scanner;

public class CircleArrayQueue {

public static void main(String[] args) {

System.out.println("-----测试循环队列-----http://");

// 创建一个队列

CircleArray circleArray = new CircleArray(4);

char key = ' '; //接受用户输入

Scanner scanner = new Scanner(System.in);

boolean loop = true;

// 输出一个菜单

while (loop) {

System.out.println("s(show): 显示队列");

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): 从队列取出数据");

System.out.println("h(head): 显示队首的数据");

key = scanner.next().charAt(0); // 接收一个字符

switch (key) {

case 's':

circleArray.showQueue();

break;

case 'a':

SysjIdpFtem.out.println("请要添加的数");

int value = scanner.nextInt();

circleArray.addQueue(value);

break;

case 'g':

try {

int res = circleArray.getQueue();

System.out.printf("取出的数据是：%d", res);

} catch (Exception e) {

System.out.println(e.getMessage());

}

break;

case 'h':

try {

int headValue = circleArray.showHeadQueue();

System.out.printf("队首数据是：%d", headValue);

} catch (Exception e) {

System.out.println(e.getMessage());

}

break;

case 'e':

scanner.close();

loop = false;

break;

}

}

System.out.println("退出程序");

}

}

class CircleArray {

//表示数组最大容量

private int maxSize;

// 队列头，由之前调整为指向队列第一个元素

private int front;

// 队列尾，由之前调整为指向队列最后一个元素的后一个位置，为了空出一个元素位置

private int rear;

// 用于存放数据的数组

private int[] arr;

// 构造器

public CircleArray(int arrMaxSize) {

maxSize = arrMaxSize;

arr = new int[maxSize];

front = 0;

rear = 0;

}

// 判断队列是否已经存满

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 num) {

// 判断队列是否满了

if (isFull()) {

System.out.println("队列已满，不可加入数据");

return;

}

arr[rear] = num;

// 将rear后移，要考虑取模

rear = (rear + 1) % maxSize;

}

// 拿出队列数据

public int getQueue() {

// 判断队列是否空

if (isEmpty()) {

// 抛出异常

throw new RuntimeException("队列为空，不可取数据");

}

int tempValue = arr[front];

front = (front + 1) % maxSize; //也要考虑取模，防止front不停的增加，导致越界

return tempValue;

}

// 显示队列所有数据

public void showQueue() {

// 遍历

if (isEmpty()) {

System.out.println("队列为空");

return;

}

// 从front开始遍历，遍历多少个实际存的元素即可

for (int i = front; i < front + CircleQueueSize(); 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 CircleQueueSize() {

return (rear - front + maxSize) % maxSize;

}

// 显示队里的队首数据

public int showHeadQueue() {

if (isEmpty()) {

// 抛出异常

throw new RuntimeException("队列为空，不可取数据");

}

return arr[front];

}

}

重点的改动在于取模。

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