C# 数据结构基础-实现循环队列

队列
    队列的概念是先进先出，这个应该不用多说了。看下面那个从网上找的现成图片。

循环队列
    循环队列在逻辑上将队列中的数据摆成环形，如下图：

/// <summary>
/// 循环队列
/// 2015年1月4日
/// </summary>
/// <typeparam name="T"></typeparam>
public class MyCircleQueue<T>
{
/// <summary>
/// 队列数组
/// </summary>
private T[] _queue;
/// <summary>
/// 队首索引
/// </summary>
private int _front;
/// <summary>
/// 队尾索引
/// </summary>
private int _rear;

/// <summary>
/// 队列的内存大小，但实际可用大小为_capacity-1
/// </summary>
private int _capacity;

public MyCircleQueue(int queueSize)
{
if (queueSize < 1)
throw new IndexOutOfRangeException("传入的队列长度不能小于1。");

//设置队列容量
_capacity = queueSize;

//创建队列数组
_queue = new T[queueSize];

//初始化队首和队尾索引
_front = _rear = 0;
}

/// <summary>
/// 添加一个元素
/// </summary>
/// <param name="item"></param>
public void Push(T item)
{
//队列已满
if (GetNextRearIndex() == _front)
{
//扩大数组
T[] newQueue = new T[2 * _capacity];

if (newQueue == null)
throw new ArgumentOutOfRangeException("数据容量过大，超出系统内存大小。");
//队列索引尚未回绕
if (_front == 0)
{
//将旧队列数组数据转移到新队列数组中
Array.Copy(_queue, newQueue, _capacity);
}
else
{
//如果队列回绕，刚需拷贝再次，
//第一次将队首至旧队列数组最大长度的数据拷贝到新队列数组中
Array.Copy(_queue, _front, newQueue, _front, _capacity - _rear - 1);
//第二次将旧队列数组起始位置至队尾的数据拷贝到新队列数组中
Array.Copy(_queue, 0, newQueue, _capacity, _rear + 1);
//将队尾索引改为新队列数组的索引
_rear = _capacity + 1;
}

_queue = newQueue;
_capacity *= 2;
}

//累加队尾索引，并添加当前项
_rear = GetNextRearIndex();
_queue[_rear] = item;
}

/// <summary>
/// 获取队首元素
/// </summary>
/// <returns></returns>
public T FrontItem()
{
if (IsEmpty())
throw new ArgumentOutOfRangeException("队列为空。");

return _queue[GetNextFrontIndex()];
}

/// <summary>
/// 获取队尾元素
/// </summary>
/// <returns></returns>
public T RearItem()
{
if (IsEmpty())
throw new ArgumentOutOfRangeException("队列为空。");

return _queue[_rear];
}

/// <summary>
/// 弹出一个元素
/// </summary>
/// <returns></returns>
public T Pop()
{
if (IsEmpty())
throw new ArgumentOutOfRangeException("队列为空。");

_front = GetNextFrontIndex();
return _queue[_front];
}

/// <summary>
/// 队列是否为空
/// </summary>
/// <returns></returns>
public bool IsEmpty()
{
return _front == _rear;
}
/// <summary>
/// 获取下一个索引
/// </summary>
/// <returns></returns>
private int GetNextRearIndex()
{
if (_rear + 1 == _capacity)
{
return 0;
}
return _rear + 1;
}

/// <summary>
/// 获取下一个索引
/// </summary>
/// <returns></returns>
private int GetNextFrontIndex()
{
if (_front + 1 == _capacity)
{
return 0;
}
return _front + 1;
}
}