【数据结构】环形队列

环形队列

1. 定义

环形队列就是将队列在逻辑上看作环形结构、物理上仍是数组形式存储的一种数据结构。

其实现主要分为两种情况：

浪费空间法
记录空间法

2. 实现

实现要考虑的是成员变量

2.1 记录空间法

使用used标识当前存储了多少元素，如果为空，那么就将head移到0位置处，如果满了，那么就将tail移到0位置处

1. 入队

队列是从队尾入，队头出，所以就是在tail的位置入队，每入一个元素就将tail++，当满的时候就将tail恢复到队头。

普通情况：

队列满了：

这时就需要tail=0，等待某个时候有元素出队，这个时候新插入的元素就又能在tail的位置进行插入。

出队操作与入队操作对称，同理。

2. 代码实现

java 复制代码

package MyCircleQueue;

public class CircleQueue {
    int size = 5;// 队列最大容量
    int used = 0;// 队列已使用元素
    int[] data = new int[size];// 存储队列数据
    int tail = 0, head = 0;// 队列头尾指针
    public void offer(int val) {
        // 满了
        if (used == size) {
            tail = 0;
            System.out.println("满了");
            return;
        }
        // 没满
        data[tail++] = val;
        used++;
        System.out.println("存入"+val);
    }

    public int poll() {
        if (used == 0) {
            head = 0;
            System.out.println("空了");
            return -1;
        }
        int ret = data[head++];
        used--;
        System.out.println("取出："+ret);

        return ret;
    }
}

2.2 浪费空间法

在这种方式中，我们只使用头尾两个指针进行计算，并将 head = tail 的情况记作空，将 (tail+1)%size = head 的情况记作满。

2.2.1实现代码：

java 复制代码

package MyCircleQueue;

public class CircleQueue2 {
    int size = 5;
    int[] data = new int[size];
    int head= 0, tail = 0;

    public void offer(int val) {
        if ((tail+1) % size == head) {
            System.out.println("满了");
            return;
        }

        data[tail++] = val;
        System.out.println("入队:"+val);
    }

    public int poll() {
        if (head == tail) {
            System.out.println("空了");
            return -1;
        }

        int ret = data[head++];
        System.out.println("出队:"+ret);
        return ret;
    }
}

3. 测试代码：

java 复制代码

package MyCircleQueue;

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        CircleQueue queue = new CircleQueue();

        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            queue.offer(i);
        }

        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            int ret = queue.poll();
        }
    }
}

4. 结论

环形队列分为两种实现方式：

方法	满的标记	空的标记
浪费空间法	(tail+1)%size == head	head == tail
标记长度法	used == size	used == 0

其中推荐使用标记长度法。