循环队列
在实际使用队列时，为了使队列空间能重复使用，往往对队列的使用方法稍加改进：无论插入或删除，一旦rear指针增1或front指针增1 时超出了所分配的队列空间，就让它指向这片连续空间的起始位置。可以解决假溢出问题。从MaxSize-1增1变到0，可用取余运算rear%MaxSize和front%MaxSize来实现。这实际上是把队列空间想象成一个环形空间，环形空间中的存储单元循环使用，用这种方法管理的队列也就称为循环队列。除了一些简单应用之外，真正实用的队列是循环队列。
顺序队列的假溢出：当元素被插入到数组中下标最大的位置上之后，队列的空间就用尽了，但此时数组的低端还有空闲空间，这种现象叫做假溢出。
在循环队列中，当队列为空时，有front=rear，而当所有队列空间全占满时，也有front=rear。为了区别这两种情况，规定循环队列最多只能有MaxSize-1个队列元素，当循环队列中只剩下一个空存储单元时，队列就已经满了。因此，队列判空的条件时front=rear，而队列判满的条件时front=（rear+1）%MaxSize。队空和队满的情况如图：
循环队列的操作过程图：
循环队列的思路
- front 变量的含义： front 就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 - rear 变量的含义：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做为约定.
rear 的初始值 = 0 - 当队列满时，条件是 (rear + 1) % maxSize == front 【满】
- 对队列为空的条件， rear == front 空
- 当我们这样分析， 队列中有效的数据的个数 (rear + maxSize - front) % maxSize // rear = 1 front = 0
实现的方法：
isEmpty()【判断队列是否为空】
isFull()【判断队列是否为满】
size()【获取队列当前有效元素个数】
addQueue()【向队列中添加元素】
getQueue()【获取队列的数据, 出队列】
headQueue()【显示队列的头数据， 注意不是取出数据】
showQueue()【展示队列所有元素】
代码实现如下：
import java.util.Scanner;/*** @anthor longzx* @create 2021 01 22 21:24* @Description**/
public class CircleArrayQueue {public static void main(String[] args) {//测试一把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); //说明设置4, 其队列的有效数据最大是3char key = ' '; // 接收用户输入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): 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': // 取出数据try {int res = queue.getQueue();System.out.printf("取出的数据是%d\n", res);} catch (Exception e) {// TODO: handle exceptionSystem.out.println(e.getMessage());}break;case 'h': // 查看队列头的数据try {int res = queue.headQueue();System.out.printf("队列头的数据是%d\n", res);} catch (Exception e) {// TODO: handle exceptionSystem.out.println(e.getMessage());}break;case 'e': // 退出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//front 变量的含义做一个调整： front 就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 = 0private 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做为约定.//rear 的初始值 = 0private int rear; // 队列尾private int[] arr; // 该数据用于存放数据, 模拟队列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，不能加入数据~");return;}//直接将数据加入arr[rear] = n;//将 rear 后移, 这里必须考虑取模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");}// 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("队列空的，没有数据~~");return;}// 思路：从front开始遍历，遍历多少个元素// 动脑筋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 = 2// front = 1// maxSize = 3return (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if (isEmpty()) {throw new RuntimeException("队列空的，没有数据~~");}return arr[front];}
}
