用java以数组为底层结构创建循环队列

循环队列相对于普通队列最大的变化就是添加了一个头指针head，尾指针tail。原先的普通数组队列当入队列再出队列之后，前面就会空出位置，如果要再添加元素的话只能往尾部添加，当添加到容积大小的索引时就会自动扩容往后添加，但永远都不能在前面出队的空出的位置添加，前面的位置就浪费了。循环队列很有效的解决了这一问题，通过两个指针对capacity容积取余来改变指针指向位置从而杜绝上述问题。

尾指针是入队位置的索引，每入队一个元素后，tail++。头指针是出队元素的索引，每出队一个元素后，head++。但是怎么才能循环呢？当尾指针等于capacity时，说明需要改变尾指针到开头位置来插入元素了，tail=(tail+1)%capacity。如果用这样的方法，那队满条件也得改变：(tail+1)%capacity==head。

代码如下：

looparr：底层结构：循环数组

public class LoopArr<T> {private T[] value;    //保存数据int size;   //实际存放个数int capacity;   //容积private int head;private int tail;//  构造方法public LoopArr(int capacity){//因为队满时要空出来一个位置，所以容积需要相较于之前的普通数组加1if(capacity<=0){this.capacity=11;}else {this.capacity=capacity+1;}this.size=0;this.head=this.tail=0;this.value=(T[])(new Object[this.capacity]);//不可以直接new一个T[]类型，所以需要先new一个Object[]类型然后转为T[]}//判断数组是否为空public boolean IsEmpty(){if(this.head==this.tail){return true;}else{return false;}}//向数组中添加元素public void add(T data){//扩容if((this.tail+1)%this.capacity==this.head){   //如果数组满了就重新设置容积resize((this.capacity-1)*2+1);  //先把容积变为原先的容积，再×2，加1是循环队列队满时有一个空}this.value[this.tail]=data;//因为是循环的，当队尾指到最后了就需要重新回到第一个位置继续加this.tail=(this.tail+1)%this.capacity;this.size++;}//移除队首元素public T remove(){//缩容if(this.size<=this.capacity/4&&this.capacity/2>0){resize((this.capacity-1)/2+1);  //与扩容同理}if(IsEmpty()){return null;}else{T e=this.value[head];this.value[head]=null;//head指向末尾时需要重新循环到开头，所以如下this.head=(this.head+1)%this.capacity;this.size--;return e;}}//重新给容积private void resize(int newcapacity){//由于数组的容积都是不变的所以需要新建一个数组T [] newvalue=(T[])(new Object[newcapacity]);//转移数组for (int i = 0; i < this.size; i++) {newvalue[i]=this.value[(this.head+i)%this.capacity];    //给新数组赋值，此时capacity还没有变，所以%this.capacity}//改变容器，数组this.value=newvalue;this.capacity=newcapacity;this.head=0;    //从头开始this.tail=this.size;    //尾指针指向最后一个元素的下一个位置也就是size}public int getHead() {return head;}public int getTail() {return tail;}//获取索引位置的值public T getindexdata(int index){if(index<0||index>this.capacity){throw new IllegalArgumentException("index is invalid.");}return this.value[index];}//获取实际长度public int getSize() {return this.size;}//获取数组的容积public int getCapacity() {return this.capacity;}
}

队列接口：用于被循环队列实现功能

public interface selfqueue<T> {//入队void offer(T e);//出队T poll();//查看队首元素T peak();//队列中元素的个数int getsize();//队列是否为空boolean IsEmpty();
}

LoopQueue：

public class LoopQueue<T> implements selfqueue<T> {private LoopArr<T> data;public LoopQueue(){this.data=new LoopArr<T>(10);}//入队public void offer(T e) {this.data.add(e);}//出队public T poll() {return this.data.remove();}//获得队首元素public T peak() {return this.data.getindexdata(this.data.getHead());}//获取长度public int getsize() {return this.data.getSize();}//获取容积public int getcapacity(){return this.data.getCapacity();}//判断是否为空public boolean IsEmpty() {return this.data.IsEmpty();}
}

测试：

public class queuetest<T> {public void test(LoopQueue queue, List<T> list){//开始时间long startTime=System.nanoTime();//入队System.out.println("队尾先进，入队顺序：");for (int i = 0; i < list.size(); i++) {queue.offer(list.get(i));System.out.print(list.get(i)+" ");}System.out.println("size:"+queue.getsize());System.out.println("capacity:"+queue.getcapacity());System.out.println("队列中元素个数："+queue.getsize());System.out.println("队头元素："+queue.peak());//出队System.out.println("队头先出，出队顺序：");while(!queue.IsEmpty()){T e= (T) queue.poll();System.out.print(e+" ");}//结束时间long endTime=System.nanoTime();System.out.println("总耗时："+(endTime-startTime)/1000000000.0+"s");}public static void main(String[] args) {queuetest<Integer> qt=new queuetest<Integer>();selfqueue<Integer> queue=new LoopQueue<Integer>();   //继承了selfqueue的LoopQueue来实现selfqueueList<Integer> list=new ArrayList<Integer>();Random r=new Random();for (int i = 0; i < 30; i++) {list.add(r.nextInt(100));}qt.test((LoopQueue) queue,list);}
}