資料結構之迴圈佇列（Java實現）

理論參考其他文章！！！

我們假設乙個佇列有n個元素，則順序儲存的佇列需建立乙個大於n的陣列，並把佇列的所有元素儲存在陣列的前n個單元，陣列下標為0的一端即是隊頭。所謂的入佇列操作，其實就是在隊尾追加乙個元素，不需要移動任何元素，因此時間複雜度為0(1)。

與棧不同的是，佇列元素的出列是在隊頭，即下標為0的位置，那也就意味著，佇列中的所有元素都得向前移動，以保證佇列的隊頭（也就是下標為0的位置）不為空，此時的時間複雜度為0(n)。

可有時想想，為什麼出佇列時一定要全部移動呢，如果不去限制佇列的元素必須儲存在陣列的前n個單元這一條件，出隊的效能就會大大增加。也就是說，隊頭不需要一定在下標為0的位置，比如也可以是a[1]等。

為了避免當只有乙個元素時，隊頭和隊尾重合使處理變得麻煩，所以引入兩個指標，front指標指向隊頭元素，rear指標指向隊尾元素的下乙個位置，這樣當front等於rear時，此佇列不是還剩乙個元素，而是空佇列。

假設是長度為5的陣列，初始狀態，空佇列如所示，front與 rear指標均指向下標為0的位置。然後入隊a1、a2、a3、a4, front指標依然指向下標為0位置，而rear指標指向下標為4的位置。

出隊a1、a2，則front指標指向下標為2的位置，rear不變，如下圖所示，再入隊a5，此時front指標不變，rear指標移動到陣列之外。嗯？陣列之外，那將是**？

問題還不止於此。假設這個佇列的總個數不超過5個，但目前如果接著入隊的話，因陣列末尾元素已經占用，再向後加，就會產生陣列越界的錯誤，可實際上，我們的佇列在下標為0和1的地方還是空閒的。我們把這種現象叫做「假溢位」。

為了解決這個問題，我們後面會引入迴圈佇列的概念。

前面講到了佇列的「假溢位」，解決假溢位的辦法就是後面滿了，就再從頭開始，也就是頭尾相接的迴圈。我們把佇列的這種頭尾相接的順序儲存結構稱為迴圈佇列。

比如昨天的例子，rear可以改為指向下標為0的位置，這樣就不會造成指標指向不明的問題了。

但是如果繼續進行入隊操作的話，比如繼續插入a6、a7，則rear指標就與front指標重合，同時指向下標為2的位置。

我們來討論第二種方法，由於rear可能比front大，也可能比front小，所以儘管它們只相差乙個位置時就是滿的情況，但也可能是相差整整一圈。所以若佇列的最大尺寸為queuesize，那麼佇列滿的條件是(rear+1) %queuesize == front (取模「%的目的就是為了整合rear與front大小為乙個問題)。

比如上面這個例子， queuesize = 5，當 front=0，而 rear=4, (4+1) %5 = 0，所以此時佇列滿。再比如，front = 2而rear =1。(1 + 1) %5 = 2，所以此時佇列也是滿的。而對於下圖, front = 2而rear= 0, (0+1) %5 = 1，1!=2,所以此時佇列並沒有滿。

另外，當rear > front時，此時佇列的長度為rear—front。但當rear < front時，佇列長度分為兩段，一段是queuesize-front，另一段是0 + rear，加在一起，佇列長度為rear-front + queuesize，因此通用的計算佇列長度公式為：

(rear—front + queuesize) % queuesize

有了這些講解，現在實現迴圈佇列的**就不難了。具體的例子程式可以參照前面說的順序佇列。

package com.perkinl.queue;
public inte***ce queue

package com.perkinl.queue;
public class array 
// 無引數的建構函式，預設陣列的容量capacity=10
public 
array()
// 獲取陣列的容量
public int 
getcapacity()
// 獲取陣列中的元素個數
public int 
getsize()
// 返回陣列是否為空
public boolean 
isempty()
// 在index索引的位置插入乙個新元素e
public void 
add(int index, 
e e)
// 向所有元素後新增乙個新元素
public void 
addlast(e e)
// 在所有元素前新增乙個新元素
public void 
addfirst(e e)
// 獲取index索引位置的元素
public 
e get(int index)
public 
e getlast()
public 
e getfirst()
// 修改index索引位置的元素為e
public void 
set(int index, 
e e)
// 查詢陣列中是否有元素e
public boolean 
contains(e e)
return false;
} // 查詢陣列中元素e所在的索引，如果不存在元素e，則返回-1
public int 
find(e e)
return -1;}
// 從陣列中刪除index位置的元素, 返回刪除的元素
public 
e remove(int index)
// 從陣列中刪除第乙個元素, 返回刪除的元素
public 
e removefirst()
// 從陣列中刪除最後乙個元素, 返回刪除的元素
public 
e removelast()
// 從陣列中刪除元素e
public void 
removeelement(e e)
@override
public string tostring()
return res.tostring();
} // 將陣列空間的容量變成newcapacity大小
private void 
resize(int newcapacity)
}

package com.perkinl.queue;
/*** 迴圈佇列
*@param
<
e>
*/public class loopqueue implements queue 
public 
loopqueue()
public int 
getcapacity()
@override
public boolean 
isempty()
@override
public int 
getsize()
@override
public void 
enqueue(e e)
@override
public 
e dequeue()
@override
public 
e getfront()
private void 
resize(int newcapacity)
@override
public string tostring()
return res.tostring();
} public static void 
main(string args)}}
}

資料結構之迴圈佇列（Java實現）

JAVA資料結構之迴圈佇列的實現

資料結構之迴圈佇列

資料結構之迴圈佇列

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