舉例說明java的循環隊列

循環隊列的優點

普通隊列出隊操作開銷大：在出隊操作時，索引為0后面的所有元素，都需要往前移動一位，元素越多，消耗的時間也越多，時間復雜度為O(N)。

循環隊列的邏輯：

1、當元素較少時（tail位置在front后面），循環隊列與普通隊列出隊操作一樣，入隊的元素將會放在tail的位置上，隨后執行tail++操作；出隊時front位置上的元素將會置null，隨后執行front++操作；此時仍能保持著tail位置在front后面的狀態，如下圖所示：

2、當元素繼續添加，最后一個元素將放到索引為7的位置，此時tail位置將會移動到隊首前面索引為0的位置上，此時tail在數組的索引為變為：(tail+ 1 )% capacity如下圖所示：

3、當元素繼續添加時，元素將會在tail位置上添加，tail繼續往后移動，如下圖所示：

4、繼續添加元素，當tail與front還相距一個單位時，即此時數組還有一個空余存儲空間，但當前數組已經不能繼續實現循環隊列的插入操作了，因為循環隊列判斷隊列為空的條件就是front == tail，所以此時需要進行擴容操作；因此此處有意識的浪費了一個空間。

此處可以推出，循環隊列元素滿的條件為：tail +1 == front(初步得出，后續會完善為(tail + 1) % capacity == front )

5、適當情況下，此若時持續進行出隊操作，front的位置也將會從數組最右端跳轉到數組最左端開始。此時front在數組的索引為變為：(front + 1 )% capacity

代碼實現：（）

package dataStructure.chapter3;

/**
 * @Author: zjtMeng
 * @Date: 2019/12/28 20:13
 * @Version 1.0
 */
public class LoopQueue<E> implements Queue<E> {

    private E[] data;
    private int front,tail;
    private int size;

    public LoopQueue(int capacity){
        data = (E[]) new Object[capacity+1];
    }

    public LoopQueue(){
        this(10);
    }

    public int getCapacity(){
        return data.length-1;
    }

    /**
     * 循環隊列入隊操作
     * @param e
     */
    @Override
    public void enqueue(E e) {
        //循環隊列元素滿的判斷條件,如果滿了就進行擴容操作，擴大兩倍
        if ((tail+1)%data.length == front)
            resize(2 * getCapacity());
        data[tail] = e;
        tail = (tail + 1) % data.length;
        size ++;

    }

    /**
     * 循環隊列擴容
     * @param newCapacity
     */
    private void resize(int newCapacity){
        E[] newData = (E[]) new Object[newCapacity+1];
        //循環隊列第一種遍歷方式
        for (int i = 0 ; i < size ; i++ ){
//newData[]中的元素與data[]中的元素，一方面存在著front的偏移量，另一方面，data[]中的元素，
//可能在有部分處于front前面，因此此處采用對數組長度取余，來判斷元素的位置
            newData[i] = data[(i+front)%data.length];
        }
        data = newData;
        front =0;
        tail = size;

    }

    @Override
    public E dequeue() {
        //首先判斷隊列是否為空，如果為空則拋出異常
        if (isEmpty())
            throw new IllegalArgumentException("Cannot dequeue from an empty queue.");
        E ret = data[front];
        //引用地址需要置空，否則JVM不能及時回收空間，從而可能會出現OOM異常
        data[front] = null;
        front = (front + 1 )% data.length;
        size--;
        //如果元素數量達到隊列容積的1/4，且隊列容積/2 不等于0時，進行縮容操作
        if (size == getCapacity() / 4 && getCapacity() / 2 != 0 )
            resize(getCapacity() / 2);
        return ret;
    }

    /**
     * 查看隊首元素
     * @return
     */
    @Override
    public E getFront() {
        if (isEmpty())
            throw new IllegalArgumentException("Queue is empty.");
        return data[front];
    }

    @Override
    public int getSize() {
        return size;
    }

    /**
     * 判斷循隊列是否為空
     * @return
     */
    @Override
    public boolean isEmpty() {
        return front == tail;
    }

    @Override
    public String toString(){
        StringBuilder res = new StringBuilder();
        res.append(String.format("Queue: size = %d, capacity = %d\n",size, getCapacity()));
        res.append("front[");
        //循環隊列遍歷的第二種方法
        for (int i = front; i != tail; i = (i + 1) % data.length){
            res.append(data[i]);
            //循環隊列未遍歷到隊尾的標志
            if ((i + 1) % data.length != tail)
                res.append(", ");
        }
        res.append("] tail");
        return res.toString();
    }
}

以上就是java實現循環隊列的詳細內容，更多請關注億速云其它相關文章！