这篇文章主要介绍“Java单向队列及环形队列的实现原理是什么”，在日常操作中，相信很多人在Java单向队列及环形队列的实现原理是什么问题上存在疑惑，小编查阅了各式资料，整理出简单好用的操作方法，希望对大家解答”Java单向队列及环形队列的实现原理是什么”的疑惑有所帮助！接下来，请跟着小编一起来学习吧！
队列的特点
可以使用数组和链表两种方式来实现。
遵循先入先出(FIFO)的规则，即先进入的数据先出。
属于有序列表。
图解实现过程：
定义一个固定长度的数组，长度为maxSize。
设置两个指针first = -1（指向队列第一个数据的前一位，这样保证在添加第一个数据以后头指针为0，和数组的下标一样，且用于操作出队）和last = -1(指向队尾，用于操作入队)。
即first会因为出队操作而增加，last会因为入队操作而增加
代码实现：
package 队列;public class ArrayQueueTest { public static void main(String[] args) { ArrayQueue arrayQueue = new ArrayQueue(3); arrayQueue.addQueue("琼"); arrayQueue.addQueue("赟"); arrayQueue.addQueue("珑"); arrayQueue.showAllQueueData(); System.out.println(arrayQueue.getQueue()); }}class ArrayQueue{ private int maxSize;//定义队列的最大长度 private int first ;//指向队列头的前一个位置！！前一个位置！！出队方向 private int last ;//指向队列尾部!!即最后一个数据！！！入队方向 private String[] arr; //先建一个空的数组，具体长度未知，需要maxSize来确定。 //构造器初始化队列信息 public ArrayQueue(int maxSize){ this.maxSize = maxSize; this.first = -1; this.last = -1; arr = new String[maxSize]; } //判断是否为空 public boolean isEmpty(){ if (first == last) { System.out.println("队列为空~~"); return true; }else { System.out.println("队列不为空~~"); return false; } } //判断队列是否满 public boolean isFull(){ if (last == maxSize-1) { System.out.println("队列已满~~"); return true; }else { System.out.println("队列未满~~"); return false; } } //入队 public void addQueue(String data){ if (last == maxSize-1){ System.out.println("队列已满，不能再添加！！"); return; }else { last++; //添加数据只和末尾下标有关 arr[last] = data; return; } } //出队 public String getQueue(){ if (isEmpty()) { //因为getQueue方法是int型，需要返回数据，如果无数据，也需要返回 //如果返回-1或者其他数据，会让人误解获取到的数就是-1或者其他 //所以用抛出异常来处理 throw new RuntimeException("队列为空，无数据~~"); } else { first++; return arr[first]; } } //遍历队列所有信息 public void showAllQueueData(){ if (first == last){ return; } for (int i = 0; i < arr.length; i++) { System.out.println("arr["+i+"]"+"="+arr[i]); } } //获取队列头数据 public String headQueueData(){ if (isEmpty()){ throw new RuntimeException("无数据~~~"); } return arr[++first]; }}队列缺点：
由于出队操作，使得first指针上移变大，导致数组前面空出来的位置就不能再继续添加数据，即不能再被重复使用，这样一个队列只能使用一次，内存效率太低，所以需要使用环形队列来优化解决。
优化解决——环形队列实现思路
first指针初始默认设置为0，指向队列头部，则arr[first] 就是第一个数据。
last指针初始默认也为0，但是会随着增加数据而后移。
队列满的条件：
(last + 1) % maxSize == first
last+1是为了让指针后移，而且如果不设置为 last+1 那么一开始的时候last为0 ， last % maxSize == 0，且first也为0，还没加数据就满了。
队列为空的条件：
first == last
由于判断是否满的时候： last+1 ，导致实际上可以装的数据比数组长度少 1
环形队列各步骤及各方法实现讲解
队列初始化 ：
class CircleArryQueue{ private int maxSize ; //数组长度，即队列最大容量 private int first; //头指针，控制出队操作 private int last; //尾指针，控制入队操作 private int[] arr; //数组类型，可以换其他的。 //构造器初始化信息 public CircleArryQueue(int maxSize){ this.maxSize = maxSize; this.arr = new int[maxSize]; this.first = 0;//这两个可以不加，不叫也是默认为0 this.last = 0; }}判断队列是否为空：
public boolean isEmpty(){ //头指针和尾指针一样 则说明为空 return last == first; }判断队列是否满：
public boolean isFull(){ return (last + 1) % maxSize == first;}添加数据到队列尾部：入队
public void pushData(int data){ //先判断是否满了 if(isFull()){ System.out.println("队列已经满啦~~"); return; } arr[last] = data; //last+1是为了后移，取模是为了避免指针越界，同时可以让指针循环 last = (last + 1) % maxSize;}取出队首数据：出队
public int popData(){ if (isEmpty()) { //抛异常就可以不用返回数据了 new RuntimeException("队列为空，没有获取到数据~~"); } //要先把first对应的数组数据保存——>first后移——>返回数据 int value = arr[first];//first+1的操作和last+1是一样的，取模也是 first = (first+1) % maxSize; System.out.println(value); return value; //如果不保存first指针 那么返回的数据就不对了//如果直接返回数据，那first指针还没后移 也不对，所以需要使用第三方变量 }展示队列中所有数据：
public void showAllData(){ if (isEmpty()) { System.out.println("队列为空，没有数据~~"); return; }//此处i不为0，是因为有可能之前有过popData()操作，使得firs不为0，所以最好使用 //first给i动态赋值， for (int i = first; i < first+size() ; i++) { System.out.println("arr["+i%maxSize+"]"+arr[i%maxSize]); }获取队列中数据的总个数：
public int dataNum(){//韩顺平老师的教程上是这样写，但是我理解不了..........。return (last+maxSize-first) % maxSize; }查看队首数据但不弹出：
public void seeFirstData(){ return arr[first];}全部代码整合：
package 练习;import java.util.Scanner;public class CircleArryQueue { public static void main(String[] args){ CircleQueue circleQueue = new CircleQueue(4); System.out.println("--------测试环形队列--------"); char key = ' '; Scanner scanner = new Scanner(System.in); boolean flag = true; while (flag){ System.out.println("s(showAllData):查看队列数据"); System.out.println("p(pushData):队尾添加数据"); System.out.println("g(popData):弹出队头数据"); System.out.println("h(seefirstData)：获取队头数据"); System.out.println("e(exit):退出程序"); key = scanner.next().charAt(0); switch (key){ case 's': circleQueue.showAllData(); break; case 'p': System.out.println("输入一个数据："); int obj = scanner.nextInt(); circleQueue.pushData(obj); break; case 'g': circleQueue.popData(); break; case 'h': circleQueue.seeFirstData(); break; case 'e': scanner.close(); flag = false; break; default: break; } } System.out.println("程序结束~~~"); }}class CircleQueue { private int maxSize ; //数组长度，即队列最大容量 private int first; //头指针，控制出队操作 private int last; //尾指针，控制入队操作 private int[] arr; //数组类型，可以换其他的。 //构造器初始化信息 public CircleQueue(int maxSize){ this.maxSize = maxSize; this.arr = new int[maxSize]; this.first = 0;//这两个可以不加，不叫也是默认为0 this.last = 0; } public boolean isEmpty(){ //头指针和尾指针一样 则说明为空 return last == first; } public boolean isFull(){ return (last + 1) % maxSize == first; } public void pushData(int data){ //先判断是否满了 if(isFull()){ System.out.println("队列已经满啦~~"); return; } arr[last] = data; //last+1是为了后移，取模是为了避免指针越界，同时可以让指针循环 last = (last + 1) % maxSize; } public int popData(){ if (isEmpty()) { //抛异常就可以不用返回数据了 throw new RuntimeException("队列为空，没有获取到数据~~"); } //要先把first对应的数组数据保存——>first后移——>返回数据 int value = arr[first]; //first+1的操作和last+1是一样的，取模也是 first = (first+1) % maxSize; System.out.println(value); return value; //如果不保存first指针 那么返回的数据就不对了 //如果直接返回数据，那first指针还没后移 也不对，所以需要使用第三方变量 } //查看所有数据 public void showAllData(){ if (isEmpty()) { System.out.println("队列为空，没有数据~~"); } //此处i不为0，是因为有可能之前有过popData()操作，使得firs不为0，所以最好使用 //first给i动态赋值， for (int i = first; i < first+dataNum() ; i++) { System.out.println("arr["+i%maxSize+"]"+arr[i%maxSize]); } }//查看有效数据个数 public int dataNum(){ //韩顺平老师的教程上是这样写，但是我理解不了..........。 return (last+maxSize-first) % maxSize; }//查看队列第一个数据 public int seeFirstData(){ System.out.println(arr[first]); return arr[first]; }}到此，关于“Java单向队列及环形队列的实现原理是什么”的学习就结束了，希望能够解决大家的疑惑。理论与实践的搭配能更好的帮助大家学习，快去试试吧！若想继续学习更多相关知识，请继续关注编程网网站，小编会继续努力为大家带来更多实用的文章！
