固定大小的队列
队列是一种常见的数据结构，它遵循先进先出（FIFO）的原则。在Java中，我们可以使用数组或链表来实现队列。但是，如果我们需要一个固定大小的队列，即队列的容量是固定的，该如何实现呢？
固定大小的队列的定义
固定大小的队列是一种特殊的队列，其容量是预先确定的，并且一旦达到容量上限，再添加元素将会导致队列溢出。这种队列的实现需要考虑到添加和删除元素时的边界条件。
实现固定大小的队列
我们可以使用数组来实现固定大小的队列。首先，我们需要定义一个数组来存储队列的元素，然后使用两个指针来追踪队列的头和尾。
public class FixedSizeQueue {
private int[] queue;
private int head;
private int tail;
private int size;
public FixedSizeQueue(int capacity) {
queue = new int[capacity];
head = 0;
tail = 0;
size = 0;
}
public void enqueue(int element) {
if (size == queue.length) {
throw new IllegalStateException("Queue is full");
}
queue[tail] = element;
tail = (tail + 1) % queue.length;
size++;
}
public int dequeue() {
if (size == 0) {
throw new IllegalStateException("Queue is empty");
}
int element = queue[head];
head = (head + 1) % queue.length;
size--;
return element;
}
public boolean isEmpty() {
return size == 0;
}
public boolean isFull() {
return size == queue.length;
}
}
在上面的代码中，我们定义了一个FixedSizeQueue类，它包含一个queue数组用于存储队列的元素，head和tail指针用于追踪队列的头和尾，size表示队列的元素个数。
在enqueue方法中，我们首先检查队列是否已满，如果已满，则抛出异常。否则，我们将元素添加到tail位置，并更新tail指针和size。
在dequeue方法中，我们首先检查队列是否为空，如果为空，则抛出异常。否则，我们将取出head位置的元素，并更新head指针和size。
isEmpty方法用于检查队列是否为空，isFull方法用于检查队列是否已满。
使用固定大小的队列
现在，我们来看一下如何使用固定大小的队列。
public class Main {
public static void main(String[] args) {
FixedSizeQueue queue = new FixedSizeQueue(5);
queue.enqueue(1);
queue.enqueue(2);
queue.enqueue(3);
System.out.println(queue.dequeue()); // 输出：1
System.out.println(queue.dequeue()); // 输出：2
queue.enqueue(4);
queue.enqueue(5);
System.out.println(queue.dequeue()); // 输出：3
System.out.println(queue.dequeue()); // 输出：4
System.out.println(queue.dequeue()); // 输出：5
System.out.println(queue.isEmpty()); // 输出：true
System.out.println(queue.isFull()); // 输出：false
}
}
在上面的示例中，我们首先创建了一个容量为5的固定大小队列。然后，我们通过调用enqueue方法向队列中添加元素，再通过调用dequeue方法从队列中取出元素。最后，我们使用isEmpty和isFull方法检查队列是否为空或已满。
流程图
flowchart TD
A[开始] -->|创建固定大小队列| B[创建固定大小的队列]
B --> C[添加元素]
C --> D[判断队列是否已满]
D -- 是 --> E[抛出异常]
D -- 否 --> F[更新尾指针和元素个数]
F --> G[取出元素]
G --> H[判断队列是否为空]
H -- 是 --> I[抛出异常]
H -- 否 --> J[更新头指针和元素个数]
J --> C
F
