环形队列的优缺点(环形队列特点)

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其实在内存上并没有所谓的环形队列,环形队列只是基于数组线性空间来实现。

环形队列优点

  1. 避免假溢出现象。(因为在数组里,头尾指针只增加不减少,被删元素的空间再也不能被重新利用。会造成尾指针已经到达了队列的最后一位,而头指针前面没有满的情况。)
  2. 广泛用于网络数据的收发。和不同程序之间的数据交换。
  3. 首尾相连的FIFO数据结构,采用数据的线性空间,能快速的知道队列是否满或者空。

首先声明属性,其中rear属性需要重点关注,非常重要,它指向队尾元素的后一位,预留了一个数据空间作为一个约定。

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创建构造器:

 

几个比较重要的方法:

在这里插入图片描述
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在这里插入图片描述

头指针=尾指针说明队列为空。

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判断环形队列是否满之前需要知道,在环形队列中front头指针能不能和普通队列中的头指针一样,伴随数据的写入而一直进行着自增?答案是不行。设计环形队列的初衷便是可以重复利用已经删除数据的空间,避免假溢现象的出现。
而且在判断一个环形队列是否满时,只需要关心尾指针以及头指针的关系即可。头指针必定会跟随着数据的写入而进行着自增,这样在队列满时就会出现和队列为空时一样的情况。都为front = rear,即头指针 = 尾指针,那么我们无法分辨究竟是队列满还是对列空,存在一定的歧义。
所以我们需要用一种新的方式来判断队列是否为满,同时与队列是否为空做出区别。

本文采用取模运算:
在这里插入图片描述

柱状图也许不方便理解环形队列已经满的情况。

通过下图可以看到在队列已经满的情况下rear指向了最后一个元素,但其实还有一个空的位置,这个时候需要将rear+1,空出来的位置是作为一个约定存在,是动态变化的。而在环形队列中数据一直写入会造成尾指针rear一直自增造成数组越界。所以需要加下标控制在一个范围以内,而在本文中,这个范围就是头指针front至最大容量maxSize的范围。而取模操作恰好能满足这个需求点。

例如:

  1. 在front = 0,rear = 3,maxSize = 7的情况下,(rear + 1) % maxSize = 0.6,而0.6 != 0,所以数组没有满,依然可以存储数据。
  2. 在front = 0,rear = 6,maxSize = 7的情况下,(rear + 1) % maxSize =0,而0 = 0,数组已经存满。

在这里插入图片描述

取模的意义在于将arr下标控制在front和maxSize之间,如果不取模,rear会一直加1,超出队列容量。

 

添加数据时先判断是否已满。
因为rear就是代表元素的位置,所以直接将要添加的数据放在尾指针rear处即可。
但是数据存放完毕后要将rear向后移动一位,根据前文说到的数组越界问题依旧存在,所以也要进行取模运算。

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在从环形队列获取数据的时候要先判断队列是否为空。
获取数据时直接获取头指针front所在位置的数据即可。
剩下的逻辑与添加数据的逻辑一样,也得在取模后把指针往后移动一位。
不一样的一点在于取值的时候需要吧值保存在一个临时变量里面。

 

打印环形队列有两点需要注意:

1、不能直接i&lt; arr.length,现在是环形队列,是一直循环存储的。

环形队列有两种情况:

  1. front &lt; rear (队列没满) —&gt; maxSize - front = 有效数据个数。
  2. front &gt; rear (队列已经存满) —&gt; 0 + rear
  3. 两个式子合起来为:( maxSize - front ) + ( 0 + rear )
  4. 即maxSize - front + rear
  5. front的作用是提供一个起始位置。而取模是为了使下标数字一直在front和maxSize的范围以内。
2、打印的时候不能使用i = 0,要使用数据坐标作为遍历起始值。
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直接根据下标获取即可。

 

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